УДК 621.7.04
формовка тройника со сложным внутренним жесткостным конструктивным набором в режиме сверхпластичной деформации и диффузионной сварки
© Шмаков Андрей Константинович, канд. техн. наук; Мироненко Владимир Витальевич; Киришина Кристина Константиновна
ГОУ ВПО «Иркутсткий государственный технический университет». Россия, г. Иркутск Котов Вячеслав Валерьевич, канд. техн. наук
Исполнительный директор Представительства компании ESI Group в РФ,
ФГАОУ ВПО «Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н.Ельцина. Россия, г. Екатеринбург. E-mail: viacheslav.kotov@esi-group.com
Огатья поступила 11.03.2013 г.
Описан метод изготовления детали типа тройник со сложным внутренним жесткостным конструктивным набором. Описаны основные этапы совмещенного процесса пневмотермической формовки в режиме сверхпластичности с применением диффузионной сварки. Смоделирован процесс пневмотермической формовки в режиме сверхпластичности после диффузионной сварки детали типа тройник и показаны результаты расчета.
Ключевые слова: пневмотермическая формовка листовых деталей; эффект сверхпластичности; трубные детали из листов.
Ввиду сложности системы распределения газа, системы кондиционирования жидкости в масляной системе существует необходимость в использовании сложных трубных деталей для разделения потоков с помощью внутренних конструктивных элементов. Детали такого типа могут заменить множество трубных деталей, не имеющих внутри конструктивных элементов для разделения потоков. В данной работе рассмотрен один из способов изготовления трубных деталей со сложным внутренним жесткостным конструктивным набором на примере детали типа тройник с большой трубой диаметром 30 мм и с разветвлением диаметром 25 мм (рис. 1).
Так как деталь отличается сложностью и уникальностью конструкции, ее изготовление классическим способом невозможно. Рассмотрим вариант получения такой детали совмещенным процессом пневмотермической формовки в режиме сверхпластичности с применением диффузионной сварки. Деталь изготовляется из ¡2 четырех листов, соединенных диффузионной ™ сваркой.
Первый этап - зональное нанесение антисварочного покрытия на место, где будет происхо-£ дить процесс диффузии.
На следующем этапе листы складываются г сверху вниз в порядке, показанном на рис. 2, и
точечно свариваются по торцам. Затем заготовка помещается в оснастку гидравлического пресса для осуществления процесса пнев-мотермического формообразования в режиме сверхпластичности. Процесс протекает при температуре 910 °С и давлении порядка 1 МПа, в результате чего происходит процесс диффузионной сварки листов.
Процесс пневмотермического формообразования в режиме сверхпластичности смоделирован в программном комплексе PAM-STAMP 2G французской фирмы ESI Group. Для расчета используется модель материала, в которой напряжения зависят непосредственно от скорости деформации [1]
а = Кёт,
где К - коэффициент пропорциональности; ё -скорость деформации; m - модуль скоростного упрочнения; а - напряжение.
Для создания модели из сплава ВТ20 используются следующие параметры:
- модуль Юнга -112 ГПа;
- коэффициент Пуассона - 0,333;
- плотность - 4,5-10-6 кг/мм3;
- коэффициент пропорциональности -0,597488 ГПа;
- скорость деформации - 0,0016 [2];
- модуль скоростного упрочнения - 0,42 [2].
Вид 1 Вид 2
Рис. 1. Деталь типа тройник со сложным внутренним конструктивным набором для усиления жесткости
сварки
Вид Время, с Толщина, мм
Максимальная Минимальная
а 0 10 2
б 300 10 1,98
в 705 10 1,75
г 1050 10 1,23
д 1450 10 0,78
е 1720 10 0,64
Рис. 4. Схематическое обозначение полостей
Рис. 5. Последовательность формовки на первом этапе
400
Давление в полостях 2 и 4 Давление в полостях 1 и 3
800 1200 1800 2000 0 500 1000 1500 2000 2500
Время, с Время, с
Рис. 6. График изменения давления на первом (а) и на втором (б) этапах формовки
а
0
б
а
Вид Время, с Толщина, мм
Максимальная Минимальная
т а 0 10 0,64
о б 500 10 0,64
тк г 1200 10 10,2 0,65
о_ > е 2100 10,5 0,64
Рис. 7. Последовательность формовки на втором этапе
Рис. 8. Распределение толщин на детали:
а - вид 1; б - вид 2
Используются листы толщиной, мм: 1-й - 3; 2-й - 2; 3-й - 2; 4-й - 3.
На рис. 3 показана модель пакета заготовок в разрезе в момент открытия и распределения толщин после диффузионной сварки листов.
Формовка производится путем создания давления во всех полостях пакета листов с постоянной скоростью деформации по графику для первого этапа. Эта операция производится для того, чтобы части пакета, отмеченные красным цветом (рис. 4), деформировались только в результате перемещения внешних листов, что обеспечивается путем воздействия
б
давлением на эти листы с двух сторон одновременно.
На рис. 5 показана последовательность формовки детали на первом этапе и на графике рис. 6, а - изменение давления на этом этапе.
На втором этапе давление подается в полости 1 и 3 по графику красного цвета, а в полости 2 и 4 - по графику синего цвета (рис. 6, б).
На рис. 7 представлена последовательность формовки на втором этапе при заданных графиках нагружения (см. рис. 6, б).
В результате моделирования формовки по данному способу получают деталь с минимальной толщиной стенки 0,65 мм и 0,64 мм (рис. 8).
Заключение. Результаты моделирования можно использовать при получении детали данного типа. Внедрение деталей со сложным внутренним жесткостным конструктивным набором
позволит обеспечить проектирование самолетных систем, которые связаны с распределением газа и жидкости, так как это дает возможность разделить потоки благодаря внутреннему жест-костному конструктивному набору. За счет внутренних элементов такие детали будут иметь повышенные прочностные характеристики, что позволит повысить надежность самолетных систем в целом.
Библиографический список
1. Чумаченко Е.Н., Смирнов О.М., Цепин М.А. Сверхпластичность: материалы, теория, технологии. М. : КомКни-га, 2005. 320 с.
2. Смирнов О.М. Обработка металлов давлением в состоянии сверхпластичности. М. : Машиностроение, 1979. 184 с.
MOLDING OF TEE PART WITH COMPLEX INTERNAL STIFFNESS STRUCTURAL SET AT MODE OF SUPERPLASTICITY DEFORMATION AND DIFFUSION WELDING
© Shmakov A.K., PhD; Mironenko V.V.; Kirishina K.K.; Kotov V.V., PhD
The method of manufacturing of a detail of type the tee-joint with a difficult internal constructive set is presented. The basic stages of the combined process pneumothermal forming in a regime of superplasticity with diffusion welding application used for manufacturing of the given detail are presented. Process pneumothermal forming in a superplasticity regime following after diffusion welding of a detail of type the tee-joint is simulated and results of calculation are shown.
Keywords: pneumothermal forming sheet details; effect of superplasticity; trumpet details from sheets.
ЭКСПРЕСС-ИНФОРМАЦИЯ
омк поставила более 1700 т труб для строительства стадиона «спартак»
Объединенная металлургическая компания (ЗАО «ОМК», Москва) поставила более 1700 т прямошовных труб диаметром от 508 до 1422 мм и толщиной стенок от 10 до 42 мм для строительства стадиона «Спартак» в Москве.
Трубы произведены в соответствии с DIN EN 10219-1 из стали S460 ML на Выксунском металлургическом заводе, входящем в состав ОМК. Отличительной особенностью данного заказа стало выполнение требования по мерной длине труб (допуск на длину составлял -0/+20 мм) и повышенные требования к их механическим свойствам. В частности, требование по ударной вязкости предъявлялось при температуре испытания минус 50°С, а также требование Z35 по стандарту DIN EN 101164.
Трубы будут служить опорами для навеса стадиона (козырька). Его конструкция включает две продольные фермы, установленные вдоль футбольного поля, и две поперечные фермы, образующие над стадионом перекрестную взаимосвязанную ^
о
систему. Длина пролетов — 219 и 180 метров. Согласно проекту, стадион будет представлять собой комплекс, состоящий из ™ футбольного поля с трибунами, вместимостью 44 тыс. человек. Комплекс станет домашней ареной столичного футбольного ^
тк.
клуба «Спартак».
Объединенная металлургическая компания продолжит поставки металлопродукции для строительства спортивных объ- £
с;
ектов. Поставки труб для московского стадиона «Спартак» стали первым проектом в этом ряду. <
Пресс-служба ОМК s
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.