Помощь в написании студенческих работ
Антистрессовый сервис

Разработка процесса получения деталей из металлических композиционных материалов в кромкогибочном устройстве

Диссертация: Разработка процесса получения деталей из металлических композиционных материалов в кромкогибочном устройстве
ДиссертацияПомощь в написанииУзнать стоимостьмоей работы

В конструкциях летательных аппаратов широко используются детали, где основной операцией, при их изготовлении, является гибка. В то же время, если деформируемым материалом является композит с низкой пластичностью, то традиционные способы штамповки не позволяют получать детали с заданным радиусом гиба и необходимой формой. В связи с этим приходится создавать новые технологические способы гибки… Читать ещё >

Разработка процесса получения деталей из металлических композиционных материалов в кромкогибочном устройстве (реферат, курсовая, диплом, контрольная)

Содержание

  • ВВЕДЕНИЕ ?
  • 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ, ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ {О
    • 1. 1. Металлические композиционные материалы (МКМ) и их свойства
    • 1. 2. Вопросы механики композиционных материалов /У
    • 1. 3. Способы получения профильных деталей из МКМ. /$
    • 1. 4. Технологические способы стесненного изгиба
      • 1. 4. 1. Изгиб моментом с
  • приложением тангенциальных усилий. й$
    • 1. 4. 2. Изгиб моментом с
  • приложением тангенциальных и осевых усилий. ^
    • 1. 4. 3. Изгиб моментом с
  • приложением тангенциальных и радиальных нагрузок
    • 1. 4. 4. Изгиб моментом с
  • приложением тангенциальных, радиальных и осевых усилий
    • 1. 4. 5. Стесненный изгиб профилей с локализацией очага пластической деформации
    • 1. 4. 6. Метод профилирования фланцев в листовых заготовках ?/
    • 1. 4. 7. Стесненный изгиб в кромкогибочных устройствах ЦО
    • 1. 5. Методы неразрушающего контроля композиционных материалов Ц/
    • 1. 5. 1. Метод механического нагружения ?/^
    • 1. 5. 2. Теплометрический метод
    • 1. 5. 3. Склерометрический метод
    • 1. 5. 4. Метод акустической эмиссии ^
    • 1. 6. Вопросы теории гибки МКМ

При конструировании и изготовлении деталей летательных аппаратов всегда стояла задача уменьшения металлоемкости изделий, повышения их качества, эксплуатационной надежности, снижения расхода материала.

Для выполнения поставленных задач приходится использовать принципиально новые виды конструкционных материалов. Дело в том, что нужны материалы, имеющие специфический комплекс свойств, — такие как жаростойкость, высокая удельная прочность, повышенная виброустойчивость, регулируемость в широком диапазоне механических характеристик и т. д.

Опыт показал, что подобный комплекс свойств не удается получить в каком-то одном сплаве. Для разрешения этой проблемы в последние годы были разработаны композиционные материалы, в которых сочетаются разнородные по свойствам составляющие (матрицы и наполнители).

Однако высокая прочность и низкая пластичность упрочняющих волокон, резкая анизотропия материала вызывает существенные трудности технологического плана. В связи с этим приходится довольно часто отказываться от традиционных способов изготовления из них деталей и разрабатывать принципиально новые. Это, в частности, относится к способам гибки. Разработке нового способа изготовления деталей из композиционных материалов — гибки со сжатием в кромкогибочных устройствах посвящена диссертация.

Общая характеристика работы.

Актуальность темы

.

В конструкциях летательных аппаратов широко используются детали, где основной операцией, при их изготовлении, является гибка. В то же время, если деформируемым материалом является композит с низкой пластичностью, то традиционные способы штамповки не позволяют получать детали с заданным радиусом гиба и необходимой формой. В связи с этим приходится создавать новые технологические способы гибки. Поэтому любая работа, направленная на решение данной проблемы является актуальной.

Цель работы.

Разработать и исследовать способ получения деталей небольших габаритов из металлических композиционных материалов (МКМ).

Научная новизна.

Показана возможность использования кромкогиба для деформирования МКМ. Проведен теоретический анализ стесненного изгиба с учетом особенностей, свойственных композиционным материалам. Выведены формулы для расчета основных технологических параметров процесса: минимально допустимого радиуса гиба, величины пруженения материала после гибки, усилия поджатия заготовки. Установлена зависимость между сигналами АЭ и повреждаемостью волокон композита КАС — 1 — А.

Практическая ценность.

Предложен и разработан способ изготовления малогабаритных деталей из МКМ — стесненный изгиб в кромкогибочном устройстве. Он позволил деформировать материал на более малые радиусы, чем при использовании обычного кромкогиба. Спроектировано и изготовлено гибочное устройство, необходимая оснастка. Показана последовательность ведения разработанного технологического процесса. Все теоретические соотношения доведены до уровня, необходимого для использования на производстве. Предложен способ контроля целостности волокон в процессе деформирования МКМ с помощью метода АЭ.

Публикации и апробации.

Основное содержание диссертации опубликовано в двух монографиях, 11 статьях и тезисах докладов, в одном авторском свидетельстве на изобретение. Сделаны доклады на 6 научно-технических конференциях.

Объем работы.

Диссертация изложена на страницах, включая таблицы и рисунки. Она содержит 6 глав, список использованной литературы наименований.

Уо.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ.

1. Разработан способ изготовления деталей из металлических композиционных материалов в кромкогибочном устройстве. Применение этого способа позволяет уменьшить гтт для КАС-1М в 10−15 раз по сравнению с гибкой моментом.

2. Спроектирована и изготовлена оригинальная кромкогибочная установка, которая позволила с одной стороны провести цикл экспериментальных исследований, с другой — изготовить партию опытных профилей. При незначительной доработке ее можно использовать в производстве.

3. Теоретический анализ процесса, выполненный методом возмущения (малого параметра) позволил учесть влияние касательных напряжений и сдвиговых деформаций.

4. Полученные аналитические зависимости позволили выявить характер течения материала и вывести формулы для расчета основных технологических параметров процесса: rmin, Ла, Т.

5. Установлено, что при больших усилиях поджатая, когда возникает ASM >0,1, наблюдается концентрация упрочняющих волокон композита в центральной зоне листа. К поверхностным слоям перемещается матричный материал, имеющий более высокую пластичность.

6. Наличие матричного поверхностного слоя позволило уменьшить г min примерно в 2 раза. Поэтому в расчетной формуле г min вместо композита можно использовать д5 матрицы.

7. Проведенные экспериментальные исследования показали, что формулы для расчета г min, Л а, Т не имеют больших расхождений (менее 20%) с опытными данными. Поэтому они могут быть использованы при проектировании процесса гиба МКМ.

8. Установлено, что экспериментальный характер распределения тангенциальных деформаций и утолщения Л8 по углу гиба соответствует расчетным данным.

9. Впервые предложен способ контроля целостности волокон при деформировании листа. Для его практического использования создана необходимая оснастка. Установлено, что метод акустической эмиссии достаточно эффективен при контроле стесненного изгиба МКМ.

10.Теоретические и экспериментальные исследования позволили разработать рекомендации по составлению технологического процесса изготовления деталей из МКМ в кромкогибочном устройстве.

11.Выявлена рациональная область использования кромкогиба при изготовлении деталей из МКМ.

Показать весь текст

Список литературы

  1. Волокнистые композиционные материалы с металлической матрицей /Под ред. М. Х. Шоршова. М.: Машиностроение, 1981. — 272 с.
  2. Структура и свойства композиционных материалов /К.И.Портной, С. Е. Салибеков, И. П. Светлов и др. М.: Машиностроение, 1979. — 256 с.
  3. Композиционные материалы /Под общей редакцией В. В. Васильева, Р. Д. Болотина. М.: Машиностроение, 1990. — 512 с.
  4. Р. Введение в механику композитов. М.: Мир, 1982. — 334 с.
  5. А., Ролланд Р. Критерии прочности и анализ разрушения конструкций из композиционных материалов. В кн.: композиционные материалы. Т.7. М.: Машиностроение, 1978, С.62−107.
  6. М. Феноменологические критерии разрушения анизотропных материалов. В кн.: Механика композиционных материалов. Т.2. М.: Мир, 1978, С.401−441.
  7. И.М., Овчинский A.C. Разрушение материалов, армированных волокнами. М.: Наука, 1977. — 240 с.
  8. Дж., Питтотт М. Растрескивание и разрушение композитов. В кн.: Механика разрушения. Т.7. М.: Мир, 1979, С.164−216.
  9. Ф. Дональд. Упругопластическое поведение композитов. В кн.: Механика композиционных материалов. Т.2. М.: Мир, 1978, С.196−241.
  10. Ю.Олстер Э., Джонсон Р. Влияние поверхности раздела на характер разрушения. В кн.: Поверхности раздела в металлических композитах. Т.1. -М.: Мир, 1978, С.266−306.
  11. П.Крейдер К. Г., Прево K.M. Алюминий, упрочненный борным волокном. В кн.: композиционные материалы с металлической матрицей. Т.4. М.: Машиностроение, 1978, С.419−498.
  12. А.И., Арефьев Б. А., Мануйлов В. Ф. Деформирование композиционных материалов. М.: Металлургия, 1982. — 248 с.
  13. В.Ф., Смирнов В. И., Галкин В. И. Расчеты процессов деформации композиционных материалов. М.: Металлургия, 1992. — 208 с.
  14. Пластическое деформирование листовых волокнистых композиционных материалов /Козий С.И., Мордасов В. И., Хардин В. Б., Иголкин А. Ю. -Куйбышев, КуАИ, 1984. 57 с.
  15. Исследование технологических характеристк материала АВ+ВНС-9 /Мигалов В.В., Москвичев Г. Г., Попова JI.A., Хардин В. Б., Козий С. И. В кн.: Алюминиевые сплавы и специальные материалы, Вып. 10. М.: НИАТ, 1977, С.84−88.
  16. М.Н. Технология заготовительно-штамповочных работ в производстве самолетов. М.: Машиностроение, 1981. — 224 с.
  17. В.И., Глазнов В. И., Каширин М. Ф. Совершенствование формоизменяющих операций листовой штамповки. М.: Машиностроение, 1990.- 312 с.
  18. Г. В. Стесненный изгиб //Авиационная промышленность, 1963, № 2, С.9−13.
  19. Г. В. Исследование стесненного изгиба. Дисс.канд.техн.наук. -Харьков, 1966.- 196 с.
  20. В.И. Изгиб со сжатием в тангенциальном направлении листов из титановых сплавов и стали ВНС-2 //Авиационная промышленность, 1974, № 8, С.12−14.
  21. И.И. Исследование процесса штамповки гофров из листовых анизотропных материалов методом стесненного изгиба при производстве летательных аппаратов. Дисс. канд.техн.наук. — Тольятти, 1975. — 140 с.
  22. A.B. Изготовление из листа профилей повышенной жесткости на кромкогибочных машинах. Дисс.. канд.техн.наук. — Тула, 1981. — 241 с.
  23. A.c. № 1 049 138 СССР МКИ В21 Д5/00. Способ формоизменения листовых профилей /Кисиленко А.И. и др. (СССР) № 400 481/25−27. Заявлен 08.01.86. Опубл. 30.08.87. БИ № 32. 3 с. 1. И 9
  24. Г. В., Калышков A.C. Изготовление профилей из алюминиевых и магниевых сплавов стесненным изгибом //Авиационная промышленность, 1973, № 2, С.48−51.
  25. В.П., Зажигин A.C. Изгиб идеально пластической полосы со сжатием в штампе //Изв. вузов. Авиационная промышленность, 1985, № 8, С.37−39.
  26. Ф.З., Калганов И. М. Применение осевой подпоры при формообразовании профилей из листа гибкой волочением в условиях стесненного изгиба //Авиационная промышленность, 1989, № 5, С.48−49.
  27. И.М., Проскуряков Г. В. Формообразование профилей стесненным изгибом при сочетании процессов волочения и прокатки //Авиационная промышленность, 1983, С.40−42.
  28. А.с. № 1 009 559 СССР Способ формовки гнутых листовых профилей /И.М.Калганов, Г. В. Проскуряков и К. Г. Герман. Опубл. 07.09.83, БИ № 13. -3 с.
  29. A.c. № 1 814 946 СССР МКИ В21 Д5/00. Способ изготовления V-образных изделий /В.Ю.Ненашев, Ю. М. Арышенский, М. В. Хардин и др. Опубл. 15.05.93, БИ№ 18. 2 с.
  30. А.Д., Барвинок В. А. и др. Разработка и исследование процесса стесненного изгиба листовых заготовок эластичной средой //Кузнечно-штамповочное производство, 1996, № 10, С.25−29.
  31. А.с. № 539 641 СССР. Штамп для гибки заготовок /Ершов В.И. и др. Опубл. 25.12.76, БИ№ 47, — 5 с.
  32. A.c. № 1 344 456 СССР МКИ В21 Д5/00. Способ гибки профилей /Арышенский Ю.М., Ненашев В. Ю. и др. (СССР) № 4 038 339/31−27. Заявлено 17.05.86. Опубл. 23.01.87, БИ№ 38.-3 с.
  33. Теория и технология перспективных процессов изготовления профилей способами стесненного изгиба /Ю.М.Арышенский, В. Ю. Ненашев, Ф. В. Гречников, A.B.Цветков и др. Самарский авиац. ин-т. Деп. ВИНИТИ 15.02.93, № 377, — 254 с.
  34. А.Ю. Разработка и исследование способа получения профилей повышенной жесткости стесненным изгибом. Дисс.. канд.техн.наук. -Самара, 1992. — 166 с.
  35. М.В. Исследование процесса получения гнутых профилей способом обкатки по пуансону. Дисс.. канд.техн.наук. — Самара, 1997. — 170 с.
  36. Ю.М., Гречников Ф. В. Теория и расчеты пластического формоизвенения анизотропных материалов .- М.: Металлургия, 1990 304 с.
  37. JI.A. Исследование процесса гибки тонкостенных профилей из листовых композиционных материалов. Дисс.. канд.техн.наук. — Самара, 1998.
  38. И.Л. Разработка и исследование технологического процесса и оборудования для формообразования кольцевых заготовок газотурбинных двигателей из титановых сплавов местной осадкой в штампах. Дисс.. канд.техн.наук. — Куйбышев, 1981, — 236 с.
  39. И. Л., Шепелев И. Н. Совершенствование технологии изготовления кольцевых заготовок в серийном производстве //Авиационная промышленность, 1981, № 1. С.14−16.
  40. И.Л. Разработка научно-технических основ высокоэффективных технологических процессов в производстве газотурбинных двигателей. -Дисс.. докт.техн.наук. Самара, 1995. — 59 с. ш
  41. В. А., Проскуряков Г. В., Филимонов В. И. Выбор конструкционных параметров правильного устройства на основе анализа динамического режима //Авиационная промышленность, 1986, № 9, С. 32−35.
  42. В.А., Проскуряков Г. В. Выбор схемы изготовления профилей при их формоизменении методом стесненного изгиба //Авиационная промышленность, 1988, № 7, С. 79.
  43. В.А. Разработка и внедрение технологии и оборудования для изготовления листовых профилей авиационных конструкций при формоизменении стесненным изгибом. Дисс.. канд.техн.наук. -Ульяновск, 1991. — 202 с.
  44. A.C., Ершов В. И., Айвазов. Теоретические исследования процесса гибки металополимерных композиционных материалов //Кузнечно-штамповочной производство, 1993, № 12, С. 16−19.
  45. Особенности технологии изготовления профилей из металлических композиционных материалов /Арышенский Ю.М., Гречников Ф. В., Цветков A.B. и др. Деп. ВИНИТИ № 3741 — В97. — 125 с.
  46. А.С. № 1 365 857 СССР. Способ определения пластической деформации образцов. Опублик. 23.06.87 БИ № 40, — 5 с.
  47. Исследование процессов диффузии и напряженно-деформированного состояния с помощью встроенных меток /Криштел М.А., Гончаров B.C., Скрипачев A.B. Цветков A.B. В кн.: Сварка цветных металлов и сплавов. Тольятти, 1986, С.8−11.
  48. A.B., Цветков A.B. Исследование предельных возможностей формоизменения при стесненном изгибе листа //Машины и процессы обработки материалов давлением. -Тула: ТуПИ, 1988, С.154−158.
  49. Определение величины упругой отдачи при гибке МКМ /Арышенский Ю.М., Цветков A.B., Хардин В. Б. и др. Деп. ВИНИТИ № 3756-В47,1997.
  50. Э.Б., Филюменко Н. И. Применение акустического метода для контроля процессов разрушения материалов. М.: Виос, 1988. — 48 с. 1. U2.
  51. A.B., Цветков A.B. Акустическая эмиссия в процессе гибки листового композита //Технология теплофизики. Тольятти: ТПИ, 1988, С. 372.
  52. A.B., Цветков A.B. Применение акустической эмиссии для исследования процессов гибки волокнистых композиционных материалов -Прогрессивные малоотходные технологии холодноштамповочного производства. Челябинск: ЧПИ, 1988. — 29 с.
  53. Ю.М., Хардин В. Б., Цветков A.B. Контроль процесса гибки КМ и использованием эффекта акустической эмиссии. Технология производства деталей из КМ. Киев: КПИ, 24 с.
  54. Ю.М., Хардин М. В., Цветков A.B. Методика контроля процесса гибки армированных материалов. Деп. ВИНИТИ № 394-В98. — 9 с. 57.3айдель J1.A. Элемент оценки погрешности измерений. М., JL: Наука, 1965, 80 с. 1. N Tbl РАД^Ю
  55. Tg .j nre приятия n/n —5Я411. Ал КСЙНЦл.,':1. АКТо внедрении результатов
  56. Мы, представители предприятия1. СП
  57. Шифр темы. ^ договора, (.меткая стоимость НИОКР. >:.т-<�м и НИОКР (тыс. руо.)
  58. Наименование 11И OK Р. >т"п" ИПОКРi lt-рнод проведен: — i ¡-ИОКР (договора -. этана ННОКР2ЫЖ1. ОоЛОГОВОЛ-о 1.01.Я4Г.латная сто --^ооть 2л?'-т, руб
  59. Номер государствен нон (отраслевой) регистрации. начало окон чан:.-.
  60. ПО, ЦТ на 1965−1990 ггу предприятияпроводились работы)
  61. Назначение внедренной (ых) разработки (ик)ТеХНО§ ОГИдеОКИа НрЭЦвСС ГИбКИ Проблейраскрыть конкретике рабочие функция внедренной (ых)из ластового лКМ КАС-1А статическим методом в инстр ументальн ыхразработки (о:-): .штампах
  62. Акт внедрения п-.< форме Р-10 ЦСУ организацне{'1 ¡-предприятием) не представляется по Щ) указать причинун Ле документа йес’оставлезая акт и 'к-'- форме Р-!0 ЦСУ) ь1. Эффективности внедрения
  63. Экономический эффект от внедрения разработки (ок) достигнут за счетбез экономического эффектаколичественная характеристикаэкономил материальных, энергетических и трудооых:-ресурсов, сокращение капитальных вложении. повышение качествапродукции и т. д.)
  64. При этом получен фактический годовой экономический эффектсумма цифрами и прописью)1. ТЫС. руб.
  65. Ожидается получить годовой экономический эффект (заполняется при успешном завершении и внедрении НИОКР, когда 'фактическая экономия будет получена в более поздний периодсумма цифрами и пропись:?"тыс. руо
  66. Долевое участие КуАИ в получении экономического эффекта составляетсумма цифрами и прописью! тыс. руо.
  67. Уведомление., о получении фактического экономического эффекта (в случае, когда разработка твдрена с ожидаемым', экономическим эффектом и по ней разработчику представляется акт) будетсообщено вузу дополнительно вквартал)198г.
Заполнить форму текущей работой

Сессия? Спокойно!