Математическое моделирование процессов изготовления осесимметричных деталей авиационного назначения методом локальной деформации

Р.Ю. Сухоруков1, А.А. Сидоров1, А.Р. Ибрагимов1, Ф.З. Утяшев2
1Институт машиноведения им. А. А. Благонравова РАН, Малый Харитоньевский переулок 4, Москва, 101990, Россия
2Институт проблем сверхпластичности металлов РАН, ул. Степана Халтурина 39, Уфа, 450001, Россия
Аннотация
Детали типа валов и их комбинации с дисками являются важнейшими элементами конструкции современного газотурбинного двигателя для авиадвигателей и аналогичных наземных энергетических установок. Эти детали эксплуатируются в условиях экстремальных силовых и тепловых воздействий и, поэтому, изготавливаются из жаропрочных сплавов на основе никеля, железа и титана. Формообразование подобных деталей традиционными методами горячей объемной штамповки требует использования мощного, энергоемкого оборудования. Одним из наиболее перспективных способов снижения энергосиловых затрат на изготовление осесимметричных деталей авиационного назначения, снижения количества переходов и увеличения КИМ является изотермическая раскатка в состоянии сверхпластичности на специализированных раскатных станах. Для проектирования данного класса оборудования необходимо определение энергосиловых параметров, которые это оборудование должно обеспечить. Для определения необходимых энергосиловых параметров технологического процесса эффективным способом является математическое моделирование. В настоящей статье предложена методика создания конечно-элементной модели технологического процесса изотермической раскатки в состоянии сверхпластичности при высокой степени локализации пластической деформации, с учетом механических свойств материала с ультра мелкозернистой структурой на примере производства диска из жаропрочного титанового сплава ВТ9. В работе приведены как результаты конечно-элементного расчета энергосиловых параметров процесса раскатки в коммерческом программном коде DEFORM 3D, так и результаты экспериментального измерения сил деформирования при раскатке.
Принята: 09 июня 2015
Просмотры: 100   Загрузки: 24
Ссылки
1.
F. Z. Utyashev, I. A. Burlakov, V. A. Geikin, V. V. Morozov, R. R. Mulyukov, A. A. Nazarov, R. Y. Sukhorukov. J.of Machinery Manufacture and Reliability. 42 (5), 419—426 (2013).
2.
F. Z. Utyashev, R. Y. Sukhorukov, A. A. Nazarov, A. I. Potekaev. Russian Physics Journal. 1—9 (2015).
3.
S. I. Oh, T. Altan. Metal forming and the finite-element method. Oxford university press. (1989) 230p.
4.
A. A. Shitikov. KShP OMD. 2, 34—40 (2014) (in Russian). [А. А. Шитиков КШП ОМД. 2, 34—40 (2014).]
5.
N. V. Lopatin, E. A. Kudriavtsev, G. A. Solischev. Engineering systems 191—196 (2013). (In Russian). [Н. В. Лопатин, Е. А. Кудрявцев, Г. А. Салищев. Инженерные системы. 191—196 (2013).]
6.
M. A. M. Hossain, K. Y. Park, S. T. Hong. Superplastic Behavior of Al5083 Alloy during Microforming Process. (2010).
7.
X. Song. The International Journal of Advanced Manufacturing Technology. 71 (1-4), 207—217 (2014).
8.
O. A. Kaibyshev, F. Z. Utyashev. Superplasticity, Structure Refining, and Processing of Hard-to-deform Alloys. M. Nauka. (2002) 438 p. (in Russian) [О. А. Кайбышев, Ф. З. Утяшев. Сверхпластичность, измельчение структуры и обработка труднодеформируемых сплавов. М. Наука. (2002) 438 с.]