Разработка процессов получения оболочек сложной формы с поверхностным рельефом из листовой латуни методами сверхпластической формовки

• Автор: Апатов, Константин Юрьевич
• Шифр специальности: 05.16.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 187 с. : ил.

Содержание
Введение
Глава 1. Анализ состояния и перспектив использования СПФ для производства тонкостенных сложнопрофильных изделий с рельефом.

1.1 История, признаки и условия проявления сверхиластичности

1.2 Сверхпластичность двухфазных латуней

1.3 Способы, инструмент и оборудование для сверхпластической формовки

1.4 Специфика СПФ изделий утилитарно декоративного назначения

1.5 Автоматизация исследования, разработки и проектирования

рациональных технологий СПФ.

1.6 Выводы по главе 1.

1.7. Цель и задачи исследований.

Глава 2. Методика проведения исследований и исследуемые материалы
2.1 Объекты и методы исследований.
2.2 Исследуемые материалы и образцы.
2.3 Оборудование, оснастка и инструмент для СПФ.
2.4 Методика оценки формуемости поверхностного рельефа
2.5 Общая постановка задачи математического моделирования
2.6 Программное обеспечение для математического моделирования Глава 3. Исследование структуры и реологических свойств двухфазных
сверхпластичных латуней марок ЛЖМц и Л 0,Я1
3.1 Статистический анализ экспериментальных данных по исследованию микроструктуры
3.2 Построение реологической модели для сплава ЛЖМц 1 1.
3.3 Реологическая модель латуни Л 0, вО.
3.4 Выводы по главе 3.
Глава 4. Экспериментальное исследование технологических возможностей сверхпластической макро и микроформовки сложнопрофильных изделийоболочек.
4.1 Задачи экспериментальных исследований СПФ.
4.2 Разработка конструкции экспериментального штампового блока для исследования СПФ латуней.
4.3 Исследование основных технологических операций сверхпластической формовки
4.3.1 Результаты опытных формовок образцовмакроформ.
4.3.2 Результаты формовки оболочек с элементами рельефа
4.4 Результаты количественного микроструктурного анализа лату 5 ней ЛЖМц и Л после СПФ
4.5 Выводы по главе 4.
Глава 5. Компьютерное моделирование процессов СПФ и условий работы штампового инструмента.
5.1 Задачи математического моделирования СПФ
5.2 Разработка методики моделирования формоизменения листового материала в состоянии сверхпластичности.
5.3 Моделирование свободной формовки
5.4 Моделирование формовки сложнопрофильной детали с элементами рельефа на поверхности
5.5 Сопоставление результатов моделирования и результатов экспериментальных исследований.
5.6 Анализ напряженного состояния штамповой оснастки при СПФ 6 Глава 6. Разработка технологий СПФ для сложнопрофильных тонкостенных оболочек.
6.1 Комплексная методика проектирование технологических процессов и оснастки под СПФ.
6.2 Разработка типового технологического процесса СПФ оболочек с рельефом
6.3 Разработка технологии СПФ детали мембрана.
6.5 Разработка нового способа сборки с использованием СПФ
Основные результаты и выводы по работе
Библиографический список
Приложения
Приложение
Приложение
Введение


Ъ температурный параметр, учитывающий сдвиг по отношению к оптимальной температуре п показатель степени ползучести б индекс предела текучести для модуля упругости и напряжения течения, соответствующего пластическому элементу реологических моделей сверхпластичности Т индекс абсолютной температуры. Кривая сверхпластичности рис 1. В интервале I механизм деформации представляет собой диффузионную ползучесть. Интервал II характеризуется развитым зернофаничным скольжением, сопровождающимся интенсивными смещениями и разворотами структурных составляющих сплава друг относительно друга без значительного изменения изначальной равноосной формы зерен и сменой соседей зерен при деформации. В интервале III преобладает внутризеренный дислокационный сдвиг основной механизм обычной пластической деформации металлов и сплавов. Специфические признаки сверхпластичности обусловлены особым механизмом деформации, связанным в основном с ее межзеренным характером. Не рассматривая детально физическую природу сверхпластичности, следует отметить, что в отличие от обычной пластической деформации, когда формоизменение происходит в основном за счет внутризеренных сдвигов и обусловлена движением решеточных дислокаций, при СПД основным макромеханизмом является зернофаничное скольжение, обуславливающее взаимное перемещение зерен, сопровождающееся сменой соседей рис 1. Очевидно для того, чтобы не возникало микронесплошностей, фаницы должны быть подвижными и иметь возможность приспосабливаться друг к другу, т. Среди многообразия сверхпластичных материалов, наибольшее распространение получили сплавы на основе титана, алюминия, меди двухфазные латуни и некоторые другие таблица 1. Таблица 1. Следует отметить, что сверхпластичные алюминиевые и титановые сплавы изучены очень хорошо, о чем свидетельствует большое количество научных работ и выполненных диссертаций. По сверх пластичности латуней были выполнены лишь несколько работ, в основном в МИСиС на кафедре МЦМ иод руководством И. И.Новикова и В. К.Портного и в НИЛ ДСПМ под руководством О. М. Смирнова и М. А. Цепина и , , . Структура и свойства латуней главным образом определяется диаграммой состояния Сип рис. Необходимые условия проявления эффекта сверхпластичности в латуни наличие ультрамелкого зерна размером мкм и СПД при температуре не ниже половины от температуры плавления со
сравнительно низкими скоростями деформации порядка с . Рисунок 1. Рисунок 1. В диаграмме состояния СиЪп имеется пять перитектических превращений, в результате которых образуются пять фаз р, у, 5, 6 и г. Растворимость цинка в меди очень велика и обнаруживает необычную температурную зависимость с понижением температуры растворимость цинка в меди возрастает и составляет , 5 и по массе при температурах 2 и 4 С соответственно. С дальнейшим понижением температуры растворимость цинка в меди несколько уменьшается до при комнатной температуре. Фаза Р это соединение переменного состава, которые при достаточно низких температурах приобретает упорядоченную структуру Рфаза на рис. С увеличением содержания цинка прочность возрастает рис. Поперечное сужение снижается, особенно резко при переходе от ак а. Относительное удлинение достигает максимального значения при . Ъп, а затем резко уменьшается, особенно когда появляется рфаза. Временное сопротивление разрыву возрастает до . Пониженная пластичность Рфазы обусловлена упорядоченным расположением атомов. Когда при нагреве Рфаза переходит в неупорядоченную Рфазу, ее пластичность резко возрастает и она становится пластичнее афазы. По структуре сплавы системы Си2п разделяют на а аР и Рлатуни упорядочение Рфазы в этой классификации не учитывается. Первые сведения о сверхпластичности латуни получены в работах А. А. Преснякова с сотрудниками в начале х годов. Они исследовали зависимость относительного удлинения от температуры и скорости перемещения траверсы на литых, прессованных и закаленных образцах латуни Л. Было установлено, что у закаленных образцов в интервале температур аР превращения наблюдался пикообразный рост относительного удлинения в несколько сотен процентов. Авторы объясняли это явление особым метастабильным состоянием материала, а проявляющуюся сверхпластичность связывали со структурной стабилизацией и проходящими при этих температурах превращениями.