Исследование характера течения металла при изотермической штамповке оребренных панелей из алюминиевых сплавов и разработка технологического процесса их производства

• Автор: Жаров, Максим Владимирович
• Шифр специальности: 05.16.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 170 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
Ф Введение.

1. Производство авиационных деталей с оребрением

1.1. Панели и обечайки с оребрением.

1.2. Сборные и цельные панели

1.3. Основные технологические процессы изготовления

цельных ребристых панелей

1.3.1. Механическая обработка

1.3.2. Химическое фрезерование.

1.3.3. Электрохимическое фрезерование

1.3.4. Производство панелей с оребрением методом литья.

1.3.5. Производство панелей с оребрением методами сварки.
1.3.6. Производство оребренных панелей методами обработки металлов давлением .
1.3.6.1. Производство панелей прессованием.
1.3.6.2. Производство панелей контурной прокаткой
1.3.6.3. Изготовление панелей ротационной вытяжкой.
1.3.6.4. Производство панелей традиционными методами
горячей штамповки
1.3.6.5. Производство оребренных панелей термической штамповкой
1.4. Сущность и особенности процесса изотермической штамповки
1.5. Штамповка алюминиевых материалов в состоянии сверхпластичности
1.6. Дефекты, образующиеся при изготовлении ребристых
панелей изотермической штамповкой
1.7. Методы управления характером течения металла при изотермической штахМиовке
1.8. Методы исследования пластического течения металла
при обработке давлением
Выводы по главе.
2. Материалы, методы и методика исследований.
2.1. Применяемые материалы.
2.2. Методика математического моделирования процесса
изотермической штамповки панели
2.3. Применяемая математическая модель.
2.4. Оборудование для проведения исследований
3. Исследование характера течения металла при формировании оребренных изделий.
3.1. Разработка классификации элементарных ячеек
оребренных панелей и обечаек.
3.2. Обоснование ввода показателя асимметрии элементарной
ячейки панели
3.3. Исследование особенностей образования дефектов при изотермической штамповке ребристых изделий.
3.4. Исследование влияния скорости деформирования на характер течения металла при изотермической штамповке ребристых изделий
3.5. Исследование влияния температуры процесса на характер течения металла при изотермической штамповке ребристых изделий
Ф 3.6. Исследование влияния длины элементарной ячейки на характер течения металла при изотермической штамповке ребристых
изделий.
3.7. Технологические рекомендации для разработки процесса изотермической штамповки ребристых изделий из алюминиевых
сплавов.
Выводы по главе.
4. Разработка системы автоматизированного управления режимами изотермической штамповки на термокомпрессионной установке.
4.1. Принцип работы термокомпрессионной установки.
4.2. Определение хода термокомпрессионной установки.
4.3. Основные элементы комплекса автоматизированного управления режимами изотермической штамповки.
4.4. Программное обеспечение автоматизированной системы
управления термокомпрессионной установкой
Выводы по главе.
Общие выводы по работе
Библиографический список
ВВЕДЕНИЕ


Производство фрезерованных панелей получило широкое распростра нение в США и Англии. Максимальная ширина фрезерованных панелей равна ширине толстостенных плит, получаемых прокаткой, и составляет мм. В нашей стране методом фрезерования получают в основном панели с продольнопоперечным оребрением . Для реализации данного способа и, в первую очередь, для увеличения производительности процесса необходимо создание специального оборудования. Разработаны специальные многошпиндельные фрезерные агрегаты с вакуумными столами. Однако трудоемкость процесса фрезерования остается довольно высокой в среднем на фрезерование 1 м панели затрачивается 5 часов 9. Помимо довольно высокой трудоемкости данный метод характеризуется еще целым рядом недостатков. Таким образом, можно сделать вывод о том, что механическое фрезерование целесообразно использовать в условиях единичного, мелкосерийного или опытного производства при изготовлении панелей с продольнопоперечным или лучевым невысоким оребрением из термически неупрочняемых сплавов 4, 9. Химическое фрезерование другое название процесса размерное травление довольно широко применяется при изготовлении различных оребренных деталей, применяемых в авиастроении , И. Сущность процесса заключается в том, что ведется травление заготовки с получением заданного контура. Перед химическим фрезерованием на поверхность заготовки наносят защитное лакокрасочное покрытие, ограничивающее контур, подлежащий травлению. Применительно к изделиям из алюминиевых сплавов травление ведут в ном растворе едкого натра при температуре от до С. С повышением температуры скорость травления значительно увеличивается. Так при травлении деформированных заготовок из алюминиевых сплавов в ном растворе, нагретом до температуры С, съем металла составляет 0,0,4 ммчас, а в растворе, нагретом до 0 С 2,,7 ммчас . Однако при увеличении температуры травления существенно ухудшается качество протравленной поверхности. Для улучшения качества поверхности в травильный раствор вводят фтористый натрий , или после травления детали подвергают жидкостноабразивной обработке . Кроме того, травление происходит как в глубину заготовки, так и в сторону под защитное покрытие. Последнее приводит к неравномерности вытравливания по высоте ребра панели, а в ряде случаев и к возникновению неисправимого брака, если разнотолщинность ребра панели не укладывается в предельно допустимые значения. Па основе вышесказанного можно сделать вывод о том, что химическое фрезерование целесообразно применять только в условиях мелкосерийного или опытного производства при изготовлении панелей с небольшой высотой ребра, имеющего прямоугольную форму. Сущность процесса заключается в том, что удаление излишков металла заготовки осуществляется в рабочей зоне специальных установок, заполненных электролитом, под действием напряжения в В, создаваемого между катодинструментом и закрепленной на столе станка анодзаготовкой. В качестве электролита при изготовлении панелей из алюминиевых сплавов используется ный раствор ИаКОз, который подается в рабочую зону под давлением в 5 7 атм. Данный метод обладает рядом неоспоримых преимуществ возможность обработки любого материала, причем скорость обработки не зависит от механических свойств материала заготовки возможность получения оребрения любой конфигурации высокий класс чистоты обработанной поверхно сти. Однако методу присущ и ряд довольно существенных недостатков высокая энергоемкость процесса необходимость создания специализированных установок высокая сложность переналадки инструмента для изготовления панелей с другими размерами ребер или их конфигурацией, безвозвратные потери металла. При этом получаемые изделия имеют неудовлетворительную точность по толщине полотна до 0, мм и по ширине ребра до 0,7 мм, что приводит к большим колебаниям в объеме конструкции и соответственно в весе последней. Еще один недостаток электрохимического фрезерования это наличие на внутренней поверхности квадрата ячейки двух диагональных наплывов, что приводит к увеличению массы изделия или необходимости последующей доводки поверхности .