Главная » 2014»Август»4 » Скачать Разработка и внедрение прогрессивных технологий изготовления волочением-прокаткой профилей и гофров повышенной жесткости бесплатно
05:51
Скачать Разработка и внедрение прогрессивных технологий изготовления волочением-прокаткой профилей и гофров повышенной жесткости бесплатно
Разработка и внедрение прогрессивных технологий изготовления волочением-прокаткой профилей и гофров повышенной жесткости из листовых авиационных материалов
Диссертация
Автор: Колганов, Иван Михайлович
Название: Разработка и внедрение прогрессивных технологий изготовления волочением-прокаткой профилей и гофров повышенной жесткости из листовых авиационных материалов
Справка: Колганов, Иван Михайлович. Разработка и внедрение прогрессивных технологий изготовления волочением-прокаткой профилей и гофров повышенной жесткости из листовых авиационных материалов : диссертация доктора технических наук : 05.03.05 / Колганов Иван Михайлович; [Место защиты: Сам. гос. аэрокосм. ун-т им. С.П. Королева] - Самара, 2007 - Количество страниц: 367 с. ил. Самара, 2007 367 c. :
Объем: 367 стр.
Информация: Самара, 2007
Содержание:
Основные обозначения и сокращения, принятые в работе
ВВЕДЕНИЕ
1 СИСТЕМНО-ФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ АНАЛИЗ ТЕХНОЛОГИЙ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПРОФИЛЕЙ И ГОФРОВ МЕТОДОМ ВОЛОЧЕНИЯ-ПРОКАТКИ ИЗ ЛИСТОВЫХ КОНСТРУКЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА ЛЕТАТЕЛЬНЫХ АППАРА- 9 ТОВ
11 Применение в конструкциях летательных аппаратов профилей и гофров из 9 листовых материалов
12 Метод стесненного изгиба при изготовлении подкрепляющего набора панель- 21 ных конструкций летательных аппаратов
13 Изготовление профилей гибкой-волочением
14 Анализ работ по теоретическому исследованию стесненного изгиба
15 Постановка задач исследований, пути их решения
2 НАУЧНЫЕ ОСНОВЫ ПРОЦЕССА ВОЛОЧЕНИЯ-ПРОКАТКИ ПРИ ДЕФОРМИРОВАНИИ ЛИСТОВЫХ МАТЕРИАЛОВ В УСЛОВИЯХ СЖАТО- 38 НАПРЯЖННОГО СОСТОЯНИЯ
21 Классификация процессов стесненного изгиба при волочении-прокатке гну- 38 тых из листа профилей
22 Основные допущения, принятые при исследованиях
23 Напряжения и деформации в зоне гиба при процессах формообразования 41 профилей повышенной жесткости волочением-прокаткой
24 Определение геометрических параметров зоны сгиба
25 Определение усилия волочения при формообразовании профиля
26 Исследование процесса формообразования профилей в роликовой фильере
27 Влияние аксиального сжатия при формообразовании профилей волочением- 67 прокаткой
3 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ЛАБОРАТОРНЫЕ И ПРОИЗВОДСТВЕННО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ КОНСТРУКЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПРОФИЛЕЙ И ГОФРА, МЕТОДОЛОГИЯ ИХ ОПТИМИЗАЦИИ И 73 ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ
31 Параметры исследуемых профилей, их материалы
32 Методика проведения и технологическое обеспечение экспериментальных ис- 73 следований
33 Исследование процесса формообразования профилей в инструментальной 83 фильере
34 Исследования по выбору схем формообразования гнутых тонкостенных про- 85 филей
35 Исследование влияния технологических параметров стесненного изгиба на 93 формообразование зоны сгиба
36 Влияние условий деформирования на основные технологические параметры 112 процесса
37 Математическое планирование эксперимента
38 Предельные возможности и оптимизация параметров гнутых профилей при 121 стесненном изгибе
39 Определение силовых параметров стесненного изгиба тонкостенных профилей 127 при волочении
310 Сопоставление результатов теоретических и экспериментальных исследова- 130 ний
4 РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ГНУТЫХ ПРОФИЛЕЙ И ГОФРОВ ПОВЫШЕННОЙ ЖЕСТКОСТИ ВОЛОЧЕНИЕМ-ПРОКАТКОЙ В УСЛОВИЯХ СТЕСНЕННОГО ИЗГИБА
41 Разработка технологических процессов изготовления тонкостенных профилей из традиционных авиационных материалов
42 Точностные характеристики профилей, изготовленных гибкой-волочением
43 Изготовление гнутых профилей из перспективных материалов
44 Термомеханическая обработка материала и повышение качества профилей
45 Металлографические исследования как основной метод контроля, качества профилей
5 РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ И МОДЕЛЕЙ ОБОРУДОВАНИЯ ДЛЯ РЕАЛИЗАЦИИ НОВЫХ МЕТОДОВ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ТОНКОСТЕНЫХ ПРОФИЛЕЙ ИЗ ТРУДНОДЕФОРМИРУЕМЫХ ЛИСТОВЫХ МАТЕРИАЛОВ
51 Технические условия на изготовление тонкостенных гнутолистовых профилей
52 Разработка технических условий на проектирование оборудования, технологических процессов и их оснащения
53 Разработка нормативно-технической документации
54 Внедрение результатов исследований и разработок в промышленность
6 НАУЧНО-ОБОСНОВАННЫЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ПО СОВЕРШЕНСТВОВАНИЮ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ, ОБОРУДОВАНИЯ И ПАНЕЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ ЛЕТАТЕЛЬНЫХ АППАРАТОВ С ПРИМЕНЕНИЕМ ПРОФИЛЕЙ И ГОФРА ИЗ ЛИСТОВЫХ ЗАГОТОВОК С РАСЧЕТОМ ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ РАЗРАБОТОК
61 Оценка сравнительных механических испытаний профилей из различных материалов
62 Допустимые напряжения на сжатие профилей и панелей и оптимизация их параметров
63 Исследование режимов изготовления экспериментальных панелей по разным технологиям с профилями из алюминиево-литиевых сплавов
64 Технико-экономическая эффективность использования результатов работы в промышленности и перспективы развития результатов работы
Введение:
Несмотря на сегодняшнее состояние экономики России, роль и значение науки и научно-технического прогресса не могут быть принижены. В условиях перехода страны к рыночной экономике роль металлообработки и машиностроения, являющихся фундаментом ее материально-технической базы, ещё более усиливается. Интенсивный путь их развития не мыслим без нового этапа ускорения научно-технического прогресса, что является гарантом роста производительности труда и масштабов производства. В условиях конкуренции производителей важнейшими критериями принимаемых конструктивных и технологических решений станет оптимизация.
Одним из направлений технического прогресса в современном машиностроении является создание методов и средств производства, обеспечивающих безотходную технологию, то есть получение заготовок, максимально приближающихся по формам, размерам и чистоте поверхности к готовым деталям. Одно из ведущих мест в создании прогрессивных заготовок принадлежит обработке металлов давлением.
Самолето- и ракетостроение, как специфические отрасли машиностроения, всегда были и остаются отраслями самой передовой техники и технологии, где используются новые материалы, наиболее совершенное оборудование и прогрессивные технологические процессы, что без использования методов обработки металлов давлением обеспечить практически невозможно.
Стремление улучшить летно-технические характеристики летальных аппаратов (JIA) связано с большим количеством исследований и испытаний по снижению их массы и повышению ресурса. Важным направлением таких работ является применение в конструкциях JIA новых материалов повышенных удельной прочности и жесткости и деталей из листовых заготовок, ресурс которых, например, в 2-3 раза превышает ресурс деталей из прессованных профилей.
Выход изделий отечественной авиационной промышленности, в частности широкофюзеляжных самолетов, на мировой рынок бесперспективен без значительного повышения их ресурса. Во многом решению этой задачи будет способствовать применение в продольном наборе панелей агрегатов планера вместо прессованных профилей гнутых из листа, которые характеризуются более стабильными механическими и более высокими коррозионными свойствами, что также будет содействовать созданию технологичных изделий минимальной массы при заданных прочности и жесткости.
В связи с тем, что авиационные материалы повышенных прочности и жесткости, как правило, имеют пониженную технологическую пластичность, получение тонкостенных профилей и гофров из них прессованием, является на сегодняшнем уровне развития технологии трудноразрешимой задачей, изготовление их из листа становится в большинстве случаев единственно возможным методом.
В промышленности освоены профили, гнутые из титановых и других низкопластичных листовых материалов, имеющие в зоне сгиба внутренние радиусы в пределах трех-пяти толщин исходной заготовки. Они заметно уступают по жесткостным характеристикам прессованным из-за невыгодной геометрии зоны сгиба. Чтобы характеристики профилей, гнутых из листа, приблизить к прессованным и горячекатаным, необходимо их изготовлять с минимальными радиусами и утолщением материала по зонам сгиба. При обычном пластическом изгибе листовых материалов сделать этого не удается, возникает опасность разрыва растянутых волокон по наружному контуру и утонение материалов в зоне наибольших деформаций.
Возможные способы устранения указанных недостатков в процессе горячей деформации приводят к повышению трудоемкости, увеличению цикла изготовления и металлоемкости технологического оснащения. При этом коэффициент использования металла не превышает обычно 0,6-0,7, качество и точность размеров невысокие.
Целью данной работы является разработка научных основ процессов формообразования тонкостенных профилей и гофра из листовых заготовок в условиях сжато-напряженного состояния материала при волочении-прокатке, снижение массы конструкции планера летательного аппарата с повышением надежности.
Изготовление тонкостенных профилей и гофра с малыми радиусами по зонам сгиба стесненным изгибом (СИ) в роликовых фильерах при волочении и сочетании волочения с прокаткой, как это следует из принципиальных основ метода, позволит увеличить допустимые степени деформаций и снизить число переходов, позволит изготовлять в холодном состоянии из низкопластичных материалов профили сложной формы сечения, может уменьшить опасность скручивания заготовки в процессе деформирования, обеспечит высокое качество поверхности, благодаря отсутствию сдвиговых деформаций по высоте формовки, и точность размеров по сечению без дополнительной калибровки.
Проведение исследований в этом направлении и широкое внедрение полученных результатов в промышленность позволит снизить массу листовых конструкций, подкрепленных тонкостенными профилями и гофром, трудоемкость и металлоемкость процессов профилирования, повысить несущую способность панельных конструкций JIA с одновременным повышением их качества и надежности, что говорит об актуальности проблемы.
Исходя из поставленной цели определены задачи исследований, основными из которых являются: разработка, исследование и выбор оптимальных схем формообразования профилей из листовых заготовок различных материалов при волочении и сочетании волочения с прокаткой; исследование напряженно-деформированного состояния материала при различных схемах формообразования и установление аналитических зависимостей силовых и геометрических параметров зоны сгиба профиля от марки материала; исследование математических зависимостей процесса волочения-прокатки при деформировании листовых материалов в роликовой фильере при создании аксиального сжатия; исследование режимов термомеханической обработки и их влияния на качество гнутых профилей; установление оптимальных параметров гнутых профилей и панелей при минимизации массы и высоком качестве (несущей способности); установление предельных возможностей процесса деформирования заготовок с обеспечением кондиционности изготовленных профилей; разработка на базе проведенных исследований технологического процесса изготовления тонкостенных профилей и гофров из различных листовых материалов и оборудования для реализации в промышленности с использованием волочения-прокатки в условиях стесненного изгиба.
Проведенные исследования и разработки позволили создать принципиально новые технологические процессы и оборудование, основы научной теории деформирования листовых материалов в условиях стесненного изгиба при процессах волочения-прокатки, внедрить в конструкции летальных аппаратов перспективные авиационные материалы.
На защиту выносятся:
1. Совокупность теоретических положений и экспериментальной отработки, позволивших решить крупную научно-техническую проблему повышения надежности, ресурса и снижения массы панельных конструкций летательных аппаратов за счет разработки и внедрения новых технических решений и научно обоснованных технологий формообразования и оптимизации параметров тонколистовых профилей и конструкций панелей.
2. Классификатор процессов стесненного изгиба при волочении и сочетании волочения с прокаткой, позволяющий выбрать физическую модель процесса и схему формообразования листовой заготовки в профиль и гофр, установить напряженно-деформированное состояние материала в зоне сгиба;
3. Научные основы процесса волочения-прокатки как результат теоретического и экспериментального исследования по обеспечению оптимальных соотношений параметров гнутолисто-вых профилей, изготовленных с их применением панельных конструкций; процесса профилирования и параметров профилегибочного оборудования.
4. Новые способы формообразования тонкостенных гнутых профилей и гофров при холодной и горячей деформациях перспективных авиационных труднодеформируемых материалов стесненным изгибом при волочении и сочетании волочения с прокаткой;
5. Новые технологические процессы изготовления тонкостенных профилей волочением-прокаткой из перспективных труднодеформируемых материалов с использованием термомеханических методов обработки;
6. Принципиально новые варианты мобильного волочильно-прокатного оборудования, позволяющего изготовлять тонкостенные профили из плоской заготовки при непрерывном профилировании с созданием тангенциального, нормального и аксиального сжатия в очаге деформации и одновременно правки профиля растяжением с возможностью его гибки по радиусу;
