Использование режима термодеформационного старения при изготовлении деталей летательных аппаратов из алюминиевого сплава B95 тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.07.02, кандидат наук Кривенок, Антон Александрович

  • Кривенок, Антон Александрович
  • кандидат науккандидат наук
  • 2013, Комсомольск-на-Амуре
  • Специальность ВАК РФ05.07.02
  • Количество страниц 156
Кривенок, Антон Александрович. Использование режима термодеформационного старения при изготовлении деталей летательных аппаратов из алюминиевого сплава B95: дис. кандидат наук: 05.07.02 - Проектирование, конструкция и производство летательных аппаратов. Комсомольск-на-Амуре. 2013. 156 с.

Оглавление диссертации кандидат наук Кривенок, Антон Александрович

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1 Конструктивные особенности деталей силового набора летательных аппаратов

1.2 Способы деформирования профильных заготовок

1.3 Способы формообразования монолитных панелей

1.4 Обработка материалов давлением в различных режимах деформирования

1.5 Анализ подходов к расчету процессов формообразования

1.6 Влияние термообработки сплава В95 на его прочностные свойства и размерную нестабильность

1.7 Постановка задачи исследования

ГЛАВА 2. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ

2.1 Определение температурно-временных параметров термодеформационного старения

2.2 Деформирование материала в режиме ползучести

2.3 Геометрическая модель профиля

ГЛАВА 3. ЧИСЛЕННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ

3.1 Параметрический анализ электронных моделей криволинейных деталей

3.2 Разработка численной модели на основе конечно-элементной системы анализа М8С.Магс

3.3 Моделирование процесса деформирования панели крыла

3.4 Моделирование процесса деформирование профильной заготовки

с последующим удалением припусков

ГЛАВА 4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ 4.1 Обработка экспериментальных данных, определение

упругопластических характеристик и характеристик ползучести

4.2. Упругопластические свойства на растяжение и сжатие с различными скоростями деформаций

4.3 Анализ ползучести алюминиевого сплава В95очТФ

4.4 Диаграммы ползучести изгиба балок под действием постоянных единичных моментов

4.5 Анализ влияния старения алюминиевого сплава В95очТФ на его физико-механические и геометрические характеристики

4.6 Рекомендации по рациональному режиму деформирования заготовок для изготовления панелей крыла и панелей фюзеляжа ЛА

4.7 Анализ внедрения термодеформационного старения в процесс изготовления сегмента шпангоута

ВЫВОДЫ

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

ПРИЛОЖЕНИЯ

Рекомендованный список диссертаций по специальности «Проектирование, конструкция и производство летательных аппаратов», 05.07.02 шифр ВАК

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Использование режима термодеформационного старения при изготовлении деталей летательных аппаратов из алюминиевого сплава B95»

ВВЕДЕНИЕ

С развитием авиационной техники возрастают требования к эффективности, экономичности и надежности самолетов, что связано с уменьшением материалоемкости конструкции при увеличении удельной прочности и жесткости деталей планера, применением высокопрочных и труднодеформируемых сплавов. Значительная доля деталей летательных аппаратов (ЛА) изготавливается из высокопрочных алюминиевых сплавов системы А1-гп-]У^-Си (В95пч/оч, В96ц-3пч, 1163Т и др.). Так массовая доля алюминиевых сплавов в планере 881-100 составляет более 80% из них более 40% сплав В95, который используется в таких деталях силового набора планера как шпангоуты, стрингера, нервюры, крыльевые панели и др.

Изготовление деталей из высокопрочных алюминиевых сплавов накладывает на технологический процесс ряд ограничений по условиям термической обработки и предельным деформациям. Процесс изготовления крупногабаритных монолитных деталей, таких как вафельные (оребреные) панели и панели обшивок, со сложной теоретической поверхностью имеет низкую технологичность, связанную с особенностями традиционных технологий. При изготовлении деталей из стандартных полуфабрикатов фрезерованием приходится снимать большой объем материала, что значительно снижает технологичность детали. Это связано с низким коэффициентом использования материала (КИМ) и большим машинным временем обработки. При этом также снижаются прочностные характеристики детали из-за прорезания волокон материала. Использование в качестве заготовок поковок приводит к значительному короблению деталей при фрезеровании из-за высоких градиентов остаточных напряжений в материале заготовки. Применение штамповок в качестве заготовок для изготовления крупногабаритных деталей ограничивается с одной стороны возможностями прессового

оборудования, а с другой стороны, в условиях мелкосерийного авиационного производства, высокой стоимостью штамповой оснасткой.

Прогрессивным направлением изготовления сложных пространственных деталей является медленное деформирование заготовки в режиме ползучести за один переход, обеспечивающее высокую точность геометрии и сохранение ресурса материала деталей. Тенденции мирового авиастроения направлены на увеличение использования монолитных панелей сложной пространственной формы, что требует поиска технологических процессов их изготовления с обеспечением высокого качества.

Формообразование деталей из высокопрочного алюминиевого сплава В95 является сложным и критическим технологическим процессом. Пластическая деформация (прежде всего в искусственно состаренных состояниях) жестко регламентируется из-за отрицательного влияния на такие характеристики как прочность, пластичность, усталость и трещиностойкость. Ограничения, установленные ФГУП "ВИАМ" на температурные режимы пластического деформирования сплава В95 (не более 150 °С) значительно ограничивают возможности формообразования деталей из-за слабой деформируемости материала при этих температурах. Формообразование в режиме ползучести для сплава В95 целесообразно проводить при температурах 160...180°С. Однако, в этом температурном диапазоне активируются процессы искусственного старения сплава, что приводит к понижению прочностных свойств.

В связи с широким применение сплава В95 в деталях сложной геометрической формы, и ограничениями по температуре и степени деформирования требуется разработка технологии позволяющей преодолеть существующие противоречия. Разработка технологических процессов оптимального деформирования заготовок деталей из сплава В95 в условиях термодеформационного старения (т.е. процесс

деформирования, совмещенный с искусственным старением материала) имеет высокую актуальность для современного авиастроения.

Целью работы является разработка ресурсосберегающей технологии изготовления деталей летательного аппарата из высокопрочного алюминиевого сплава В95

Задачи исследования:

1. Определить параметры формообразования заготовок деталей из сплава В95очТ2Ф в режиме термодеформационного старения.

2. Определить физико-механические характеристики пластичности и ползучести сплава В95очТ2Ф в условиях заданного температурно-скоростного режима.

3. Разработать инженерную методику проектирования технологического процесса формообразования деталей в режиме термодеформационного старения и средств его оснащения.

4. Провести численное моделирование технологических процессов изготовления деталей сложной пространственной формы в условиях термодеформационного старения.

5. Провести экспериментальную проверку адекватности разработанной методики проектирования технологических процессов изготовления деталей в режиме термодеформационного старения.

6. Апробировать разработанный технологический процесс изготовления деталей силового набора JIA с применением термодеформационного старения и инженерную методику его проектирования в условиях производства, а также оценить его экономическую эффективность.

Объектом исследования является технологический процесс изготовления деталей JIA из сплава В95 в режиме ползучести.

Предметом исследований является повышение эффективности процесса формообразования деталей JLA из сплава В95 в режиме ползучести, совмещенном с процессом старения материала, по критериям:

снижения остаточных напряжений при формообразовании, сохранения прочностных характеристик детали и повышение качества.

Методы исследований

Теоретические методы исследований процессов деформирования базируются на классических положениях механики сплошной среды, теории упругости, теориях пластического и ползучего деформирования.

Численные экспериментальные исследования осуществлялись с использованием программного комплекса М8С.Магс. Натурные эксперименты проводились с использованием экспериментальных гибочных приспособлений и оснастки, стандартных средств измерений с применением стандартных методов обработки результатов.

Достоверность и обоснованность полученных результатов подтверждается корректностью применения математического аппарата и принятых допущений, применённых при разработке моделей, хорошей сходимостью теоретических и экспериментальных данных, а также успешной апробацией в условиях авиационного производства.

Автор выносит на защиту:

1. Разработанный технологический процесс формообразования деталей ЛА в режиме термодеформационного старения.

2. Инженерная методика проектирования технологических процессов термодеформационного старения при формообразовании деталей летательных аппаратов.

Научная новизна:

1. Установлена возможность применения термодеформационного старения в процессе формообразования деталей силового набора ЛА из высокопрочных алюминиевых сплавов.

2. Разработаны алгоритмы параметризации криволинейных деталей, реализованные в ряде программных модулей.

Практическая значимость и внедрение результатов:

1. Разработан технологический процесс изготовления деталей JTA из сплава В95очТ2Ф в режиме термодеформационного старения, с сохранением ресурсных характеристик материала детали.

2. Экспериментально установлено влияние усадки материала при термодеформационном старении сплава В95очТ2Ф на геометрические параметры детали.

3. Разработана инженерная методика определения технологических параметров формообразования деталей из высокопрочных алюминиевых сплавов в режиме термодеформационного старения.

4. Разработаны программы параметризации геометрии криволинейных деталей по электронным моделям в CAD системе Siemens Software NX.

5. Результаты работы использованы при изготовлении крыльевых панелей пассажирского самолета SSJ-100 в филиале ОАО «Компания «Сухой» «КнААЗ им. Ю.А. Гагарина».

Реализация результатов работы

Разработанная технология изготовления криволинейных деталей силового набора JIA из высокопрочных алюминиевых сплавов в режиме термодеформационного старения внедрена в производство на Комсомольском-на-Амуре авиационном заводе им. Ю.А. Гагарина -филиале ОАО «Компания «Сухой» «КнААЗ им. Ю.А. Гагарина» и применяется при изготовлении верхних крыльевых обшивок самолета SSJ-100.

Также результаты работы внедрены в учебный процесс на кафедре «Технология самолетостроения» ФГБОУ ВПО «КнАГТУ» при проведении лекционных и лабораторно-практических занятий по дисциплинам «Технологии изготовления деталей самолета» и «Проектирование процессов и оснастки заготовительно-штамповочного производства» для студентов всех форм обучения.

Апробация работы

Основные результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на российских и международных конференциях: «Будущее машиностроения России», Всероссийская конференция молодых ученых и специалистов, МГТУ им. Баумана - Москва, 201 Ог; «Образование, наука и производство: проблемы, достижения и перспективы», Международный симпозиум, ГОУВПО «КнАГТУ» - Комсомольск-на-Амуре, 2010г.; «III Всероссийский конкурс молодых ученых», Всероссийский конкурс молодых ученых, РАН - Москва, 2011г.; «Перспективные технологии самолетостроения в России и мире», Всероссийская научно-практическая конференция молодых специалистов и ученых, СибНИА - Новосибирск, 2011г.; «Новые материалы и технологии глубокой переработки сырья -основа инновационного развития экономики России», международная молодежная конференция, ВИАМ - Москва, 2012г.; «Исследования и перспективные разработки в машиностроении», Всероссийская научно-практическая конференция молодых ученых и специалистов, ОАО «КнААПО» - Комсомольск-на-Амуре, 2012г.; «Молодежь и будущее авиации и космонавтики», Всероссийский конкурс научно-технических работ и проектов, МАИ - Москва, 2012г.; Краевой конкурс молодых ученых и аспирантов, ТОГУ - Хабаровск, 2013г.; «Авиамашиностроение и транспорт Сибири», III Всероссийская научно-практическая конференция, ИрГТУ - Иркутск, 2013г.

Публикации

По теме диссертации опубликовано 15 печатных работ. В журналах рекомендуемого ВАК РФ перечня опубликовано 4 статьи. Также получено свидетельство на программу ЭВМ и 1 патент.

Структура и объем работы

Диссертационная работа состоит из введения, четырёх глав, основных результатов и выводов по работе (заключения) и библиографического списка из 84 наименований. Материалы работы

изложены на 156 страницах машинописного текста, включает 55 рисунка, 4 таблицы.

Во введении обоснована актуальность темы диссертации, сформулированы цель и задачи исследования, изложены научная новизна и практическая значимость, сформулированы основные положения, выносимые на защиту.

В первой главе проведена оценка области применения панелей и криволинейных деталей в силовом наборе конструкции планера ЛА. Рассмотрены конструктивные особенностей таких деталей силового набора как сегменты шпангоутов, пояс бортовой нервюры и крыльевые панели. Проведен анализ основных технологических процессов изготовления криволинейных деталей силового набора из высокопрочных алюминиевых сплавов, который показал, что одним из наиболее эффективных процессов является обработка материала давлением.

Проведен обзор научных работ по теме исследования. Рассмотрены работы ученых по исследованию влияния процессов деформирования на ресурс материала. Описаны особенности обработки алюминиевых сплавов давлением при температуре и влияние температуры на их старение.

Определены задачи исследования.

Во второй главе рассматриваются процессы горячего деформирования материала, формализуется режим термодеформационного старения. Для сохранения ресурса материала предложен процесс термодеформационного старения, который характеризуется процессом деформирования совмещенного с искусственным старением. При этом происходит не обычное статическое, а деформационное старение. Приведена методика расчета процесса деформирования материала в режимах ползучести с учетом упругого восстановления.

В третьей главе раскрыты методы и алгоритмы, обеспечивающие анализ геометрии деталей, определение технологических параметров изготовления деталей и разработка КЭ моделей и установка параметров расчета в программном пакете М8С.Магс.

Проведенное исследование возможностей расчета нелинейного поведения материла в системе MSC.Marc позволило отработать метод разработки КЭ моделей, на которых были показаны возможности применения процессов формообразования в режиме термодеформационного старения для ряда каркасных деталей летательного аппарат.

Четвёртая глава посвящена экспериментальным исследованиям по комплексной проверке адекватности применённых во 2й и Зй главах математических моделей, отражающих процесс термодеформационного старения. Приведены результаты исследования физико-механических характеристик сплава В95очТ2Ф. Приведен анализ внедрения технологии формообразования с применением режима термодеформационного старения в процесс изготовления сегментов шпангоутов самолета SSJ-100.

ГЛАВА 1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ

1Л. Конструктивные особенности деталей силового набора летательных аппаратов

Каркас планера современного летательного аппарата состоит из многочисленных и разнообразных по свойствам и назначению деталей. Конструкция летательных аппаратов (ЛА) является сложной системой, состоящей из ряда стандартных элементов (стержни, гладкие и подкреплённые пластины и оболочки, массивные тела), а также характерных для авиационных конструкций элементов с существенной нерегулярностью (с перепадами жёсткости, вырезами, с сосредоточенными воздействиями), со сложной геометрией и структурой (сочетание оболочек с различной кривизной, многозамкнутые структуры), подвергающихся воздействию разнообразных процессов (статических, динамических, упругих) и находящихся в различных состояниях деформирования упруго-пластическом, ползучести и др.).

Элементы конструкции самолета должны обладать высокой прочностью, так как они подвержены воздействию больших нагрузок при полете, посадке и движении самолета по земле. Одной из характерных особенностей авиационных конструкций является стремление снизить их вес до минимально возможного. Малый вес конструкции может быть достигнут только в результате использования тонких и удлиненных конструктивных элементов из высокопрочных материалов.

Силовой набор летательного аппарата - система стержневых и балочных элементов, установленных в соответствии с конструктивно-силовой схемой летательного аппарата; воспринимает нагрузки и обеспечивает жёсткость контура конструкции.

К продольному силовому набору, расположенному вдоль оси летательного аппарата или его элементов, относятся лонжероны, стрингеры, бимсы, силовые панели и другие конструктивные элементы, воспринимающие продольные нагрузки.

К поперечному силовому набору, расположенному перпендикулярно к оси летательного аппарата или к оси продольных элементов, относятся нервюры, шпангоуты и другие элементы конструкции, служащие для передачи поперечных нагрузок и сохранения внешней и внутренней формы агрегата.

Силовая часть крыла состоит из силового каркаса (лонжеронов, нервюр, балок), монолитных панелей и присоединительных фитингов.

Профильные криволинейные детали

Такие элементы силового набора как стрингеры, пояса нервюр и лонжеронов, уголки жесткости нервюр, стенок, перегородок и шпангоутов и различные фитинги представляют собой криволинейные профильные детали. В самолете эти детали представляют собой многочисленную по количеству и трудоемкости изготовления группу. Номенклатура таких деталей исчисляется тысячами штук, а общая длина измеряется километрами.

Основную массу деталей из профилей (70...75%) составляют прямые и короткие детали. Детали небольшой кривизны (типа стрингеров, поясов, лонжеронов) составляют 12... 15% общего числа деталей из профилей. На долю деталей большой кривизны (типа шпангоутов) с углом изгиба до 180° и до 360° приходиться 10... 12%. Из всех операций технологического процесса изготовления деталей гибка - наиболее сложная и трудоемкая

Детали из профилей разбиваются на группы по технологическим признакам, в основу которых положены трудоемкость и техническая сложность операций по изготовлению деталей и группы оборудования для осуществления техпроцессов. Детали из профилей можно разбить на семь

технологических групп: прямые, небольшой кривизны (типа стрингеров, поясов, лонжеронов), детали большой кривизны (типа шпангоутов) с углом изгиба до 180° и до 360°, знакопеременной кривизны, с местными изгибами по малым радиусам, короткие, из профилей, получаемые в штампах (рис. 1.1).

Рисунок 1.1 - Центроплан и детали силового набора самолета 88.1-100 (сегмент шпангоута и пояс бортовой нервюры)

По способу получения заготовок профили делятся на три группы: прессованные, гнутые из листа и фрезерованные из плит и поковок. Традиционными способами изготовления таких деталей являются: гибка профильной заготовки с последующей механической обработкой, гибка предварительно фрезерованной развертки детали, а также фрезерование из плит и поковок.

Процесс гибки заготовки может осуществляться различными способами, как правило, в быстрых упругопластических режимах

деформирования. Такой режим может оставлять в материале значительные остаточные напряжения, которые при последующем фрезеровании могут привести к короблению детали.

Монолитные панели Монолитные панели, в конструкции ЛА появились с увеличением толщины обшивки несущих поверхностей, расширением использования моноблочной конструктивно-силовой схемы. В них обшивка выполнена как одно целое с элементами каркаса и соединений. К данной группе относятся также клиновые или ступенчатые обшивки сборно-монолитной конструкции, имеющие усиления в местах крепления каркаса.

Монолитная панель представляет собой подкрепленную оболочку, изготовленную совместно с ребрами жесткости из одной плиты или листа. Они в большинстве своем представляют весьма сложные для формообразования конструкции, что резко усложняет технологию, увеличивает трудоемкость изготовления и накладывает ряд ограничений на конструктивные их формы, а значит, делает панели мало технологичными [21].

Процесс формообразования панели обычно состоит из двух этапов. На первом этапе создается внутренняя гравюра заготовки панели (её оребрение). Оребрение получают, как правило, путем фрезерования исходной заготовки панели в виде плиты. На втором этапе панели придается аэродинамическая форма путем деформирования оребренной заготовки. Иногда поступают наоборот: вначале формуют аэродинамический обвод, после чего выполняют оребрение.

Основными характеристиками, влияющими на технологичность панелей, являются вид поверхности и тип оребрения (вид заготовки). В зависимости от этих характеризующих факторов принято классифицировать монолитные панели (рис. 1.2).

Рисунок 1.2 - Разновидности обшивок летательных аппаратов

из монолитных панелей

Конструктивно панели значительно отличаются в зависимости от вида оребрения заготовки, изменения высоты ребер по длине заготовки и их расположения, изменения толщины полотна (рис. 1.3). Тип оребрения определяет вид панели: с продольными, поперечными и перекрестными ребрами жесткости. В крупногабаритных панелях ребра жесткости и полотно (обшивка) имеют, как правило, разную высоту и толщину как в продольном, так и в поперечном направлениях. В качестве характерных отклонений от структуры подкрепления выступают утонения (обнижения, подсечки) и утолщения (усиления) полотна, например по участкам контура панели, в местах люков и карманов, стыковок ребер, люков и полотна.

Оребрение полотна заготовки может быть в виде пластины, Г-образным, Т-образным. Размеры сечения ребер и толщина полотна могут быть переменными по заготовке, что достигается их предварительной механической обработкой. «Вафельная» панель имеет оребрение в виде двух пересекающихся систем ребер, изготовляется механической обработкой из плиты. Панель с криволинейным оребрением имеет

усиление в виде концентрических кривых, что нередко сочетается с ребристым или вафельным оребрением, и применяется в зонах, имеющих люки и оконные проемы.

с*

6

5 ч ыа

га

Ш

Г1 й7

У)

¿г

1

г

ж

ж

л ^

— I ■■

а, в - линейчатые поверхности развертывающиеся без закрутки и с закруткой сечений; б - линейчатые поверхности, неразвертывающиеся с закруткой сечений; г - с линейчатой образующей с перегибом по размаху; д - с криволинейной образующей; е, ж - сопряжение ребер жесткости с полотном панели; з - со ступенчато-переменной толщиной полотна, изменяющейся в направлении ребер; и - с изменением толщины полотна в направлении, перпендикулярном ребрам; к - «вафельная», полученная прокаткой; л — фрагмент панели крыла

Рисунок 1.3 - Конструктивные формы и типы монолитных панелей

Наиболее технологичными являются панели с постоянной толщиной 5 полотна, менее технологичными - со ступенчато-переменной толщиной полотна; наименее технологичными - панели с толщиной полотна линейно изменяющейся по размеру.

Линейчатые поверхности в панелях образуются движением прямой (образующей) по двум исходным сечениям (рис. 1.3). Если исходные сечения имеют закрутку (их хорды не в одной плоскости), то линейчатая поверхность панели является неразвертывающейся (не может быть получена из плоскости простым изгибом) - схема «б». Панель одинарной кривизны имеет кривизну только в одном направлении, панель двойной кривизны - в двух направлениях, продольном и поперечном. Крупногабаритные панели обычно имеют двойную переменную (в том числе знакопеременную) кривизну. Крупногабаритные монолитные панели крыла обычно представтяют собой пологую оболочку переменной толщины и двойной знакопеременной кривизны, нерегулярно подкрепленную разновысотными и разнотолщинными ребрами жесткости (рис. 1.4).

Обработка и деформирование панелей из алюминиевых сплавов может производиться на дробеударных установках. Развертывающиеся панели, без закрутки сечений, толщина полотна у которых превышает 20 мм, могут быть получены свободной гибкой одновременно по всей линии гиба на гибочных прессах, валковых станках и т.п. Панели линейчатые

Рисунок 1.4 - Верхняя передняя панель крыла 88.1-100

развертывающиеся, с закруткой сечений, целесообразно формообразовывать из разнотолщинной заготовки. Процесс трудоемкий и требует высокой квалификации исполнителей.

Панели с криволинейной образующей (рис. 1.3, д) используют для обшивок фюзеляжей двойной кривизны. Они имеют неразвертывающуюся поверхность. По технологичности уступают другим видам обшивок из-за трудностей механизированных и автоматизированных методов производства.

В современных ЛА, в связи с увеличением доли крупногабаритных монолитных панелей сложной формы и кривизны, возрастает потребность в решении проблем формообразования таких панелей.

Применение высокопрочных алюминиевых сплавов в конструкции ЛА

Сегодня в авиационной промышленности алюминиевые сплавы являются одними из основных конструкционных материалов в авиастроении благодаря таким качествам как высокие прочностные характеристики, небольшая плотность, повышенная устойчивость к атмосферным воздействиям и коррозийная стойкость, хорошая электро- и теплопроводность.

Титановый прокат 9%

Черные металлы 8%

I ^ИШшд.

■ I

—'

^ЩШИк >

й&Г^Мяк.

т

Алюминие

'а. ¿ЬълУ1»

вый прокат.

Рисунок 1.5 - Массовая доля используемых металлов в планере

самолета 881-100 19

Проведенный анализ деталей планера самолета 881-100 показал, что 83% чистого веса самолета составляют детали из алюминиевых сплавов, что в абсолютных величинах составляет около 8 тон (рис. 1.5), для изготовления которых расходуется более 100 тон полуфабрикатов алюминиевого проката (рис. 1.6).

штамповки,

труба поковки

1% 8% пруток \

3% шт

плиты

- ' ' к

профиль Ь

24% . V

Д^ИШИЯЬ тМИяМаШИямяююШ

Л

лист

щ

Ик^Чшг

44 28%

Рисунок 1.6 - Полуфабрикаты алюминиевого проката, используемые при производстве деталей самолета SSJ-100

Результаты анализа технологичности деталей самолета SSJ-100 из полуфабрикатов алюминиевого проката по коэффициенту использования материала приведены на рисунке 1.7. Чем он выше, тем технологичней деталь (узел), так как повышает экономичность технологических процессов.

Коэффициент использования материала (КИМ) определяется как соотношение массы детали (тд) и затраченного на изготовление (тр) материала: КИМ = тд/ тр

Анализ показывает, что наименее технологичными являются детали, изготавливаемые из плит алюминиевого проката (36 % используемых полуфабрикатов) при наименьшем КИМ (4.19%). В производстве деталей самолета SSJ-100 используется большой объем высокопрочных

алюминиевых сплавов, из которых около половины относятся к сплаву В95 (рис. 1.8). К деталям из сплава В95 относятся такие элементы силового набора самолета 100 как шпангоуты, стрингера, нервюры, крыльевые панели и др.

60%

50%

40% -

20%

10%

0%

плиты 4.19%"

...../1ИСТ___

23,76%

¿РШ

профиль .......Иг/90%'

■¡ШЙ

-^рубз-54,43%

штзмдевки., поковки

______2Л2?&....

Рисунок 1.7 - Коэффициент использования материала для полуфабрикатов

алюминиевого проката

Другие 7%

655 43%

1163 45%

■в

Рисунок 1.8 - Массовая доля полуфабрикатов из алюминиевых сплавов

1.2 Способы деформирования профильных заготовок

Похожие диссертационные работы по специальности «Проектирование, конструкция и производство летательных аппаратов», 05.07.02 шифр ВАК

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Кривенок, Антон Александрович, 2013 год

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. A.c. 933790 (СССР). Способ формообразования деталей из высокопрочных алюминиевых сплавов / Раевская Г.А., Соснин О.В., Поспелов И.П., Горев Б.В. и др. - Бюл. 1982. - № 21. - 122 с.

2. Адлер, Ю.Я. Планирование эксперимента при поиске оптимальных условий. / Ю.Я. Адлер, Е. В. Маркова, Ю. В. Грановский. -М.: Наука, 1976.-280 с.

3. Баакашвили, B.C. Исследование сопротивления деформации методами теории наследственности / Баакашвили B.C., Поздеев A.A., Тарновский В.И. // Сообщения АН Груз. ССР. - 1962. - Т. 19. - № 3. - С. 269-274.

4. Бойцов, В.В. Преимущества горячей изотермической штамповки / Бойцов В.В., Фиглин С.З., Бахарев A.B., Колчин Б.Г. // Кузнечно-штамповочное производство, № 9.1972.

5. Вдовин, С.И. Методы расчета и проектирования на ЭВМ процессов штамповки листовых и профильных заготовок. М.: Машиностроение, 1988. 160 с.

6. Вдовин, С.И. Пружинение заготовок при изгибе с одновременным растяжением // Известия высших учебных заведений. Машиностроение, 1986, № 3. С. 113-115.

7. Вдовин, С.И. Расчет на ЭВМ пружинения при гибке профилей // Кузнечно-штамповочное производство, 1980, № 7. С. 22 - 24.

8. Герчикова, Н.С. Тонкая структура и коррозионное растрескивание алюминиевых сплавов. М. Металлургия, 1982, 128 с

9. Горев, Б.В Расчетно-экспериментальный метод прогнозирования индивидуальных деформационных свойств элементов конструкций в условиях ползучести при нестационарном нагружении / Горев Б.В., Соснин О.В., Клопотов И.Д. // Расчеты и испытания на прочность. - Куйбышев, ВНИИНМАШ, 1984. - 24 с.

10. Горев, Б.В. К вопросу об использовании ползучести в технологии формирования изделий / Горев Б.В., Раевская Г.А., Соснин О.В. // Динамика сплош. среды. - Новосибирск: ИГ СОАН СССР, 1977. -Т. 38.-Вып. 30.-С. 141-145.

11. Горев, Б.В. К вопросу обработки материалов давлением в режиме ползучести / Горев Б.В., Клопотов И.Д., Раевская Г.А., Соснин О.В.//ПМТФ, 1980.-№ 5.-С. 185-191.

12. Горев, Б.В. К обоснованию метода изгибных характеристик для расчетов на ползучесть изгиба элементов конструкций // Динамика сплошной среды: сб.науч.тр. - Новосибирск: ИГ СОАН СССР, 2001. -Вып. 119. - С.36-42.

13. ГОСТ 1497-84. Металлы. Методы испытаний на растяжение. -М.: Издательство стандартов, 1984.

14. Ершов, А.Г. Анализ упруго-пластического изгиба профилей с сечением, несимметричным плоскости изгиба // Известия высших учебных заведений. - М.: Машиностроение, 1972. № 3. С. 17-23.

15. Ершов, А.Г. Исследование процессов формообразования пластическим изгибом и подсечкой деталей из прессованных и сварных профилей титановых сплавов. / А.Г. Ершов // Труды НИАТ. М.: НИАТ, 1974. вып. 343. С. 52. ДСП.

16. Ершов, А.Г. Теоретические и экспериментальные исследования процесса изгиба профилей несимметричных сечений / А.Г. Ершов //М.: НИАТ, 1991.

17. Ершов, В.И. Методология научных экспериментальных исследований в производстве аэрокосмической техники: Учебное пособие. / В.И. Ершов, H.H. Патраков, В.В. Курицына. - М.: «МАТИ» - РГТУ им. К.Э. Циолковского, 2003. - 196 с.

18. Звороно, Б.П. Определение изгибающих моментов и сил при изгибе заготовок из квадратных труб и угловых профилей // Кузнечно-штамповочное производство. 1986, № 9. С. 21 - 23.

19. Звороно, Б.П. Пластический изгиб с растяжением широкой полосы // Кузнечно-штамповочное производство, 1988, № 5. С. 13-15.

20. Звороно, Б.П. Чистый пластический изгиб и выпрямление широкой полосы // Кузнечно-штамповочное производство, 1966, № 1. С. 15 -18.

21. Колганов, И.М. Технологичность авиационных конструкций, пути повышения. Часть1: Учебное пособие / И. М. Колганов, П. В. Дубровский, А. Н. Архипов. - Ульяновск: УлГТУ, 2003. - 148 е., ил.

22. Копыский, Б.Д. Применение явления ползучести при обработке давлением // Вестник Машиностроения, 1997. - № 9. - С. 76-78.

23. Коробейников, С.Н. Математическое моделирование процессов ползучести металлических изделий из материалов, имеющих разные свойства при растяжении и сжатии / Коробейников С.Н., Олейников А.И., Горев Б.В., Бормотин К.С. // Вычислительные методы и программирование, 2008. - Т. 58. - С. 346-365.

24. Кривенок, A.A. Контроль геометрии и доработка программ для ЧПУ в целях повышения точности изготовления длинномерных деталей из профилей / C.B. Белых, A.B. Станкевич, A.A. Кривенок, A.A. Перевалов // Авиационная промышленность. - 2009. - №2 - С. 47-50

25. Кривенок, A.A. Обработка результатов контроля на КИМ деталей летательных аппаратов с использованием аппроксимации контура дугами / C.B. Белых, A.A. Кривенок, A.A. Перевалов // Авиационная промышленность. - 2011. - №4 - С. 8-12

26. Кривенок, A.A. Формообразование профильных заготовок с помощью листового обтяжного пресса / Крупский Р.Ф., Кривенок A.A., Станкевич A.B., Феоктистов С.И., Белых C.B. // Ученые записки КнАГТУ. -2013.-№2-С. 9-15

27. Кривенок, A.A. Моделирование в системе MSC.Marc процесса формообразования деталей в режиме термодеформационного старения с

учетом усадки материала / Кривенок A.A. // Ученые записки КнАГТУ. -2013.-№3-С. 4-10

28. Кривенок, A.A. Исследование процесса формообразования алюминиевых стрингеров несимметричного сечения из прессованных профилей самолета SSJ-100 / Белых C.B., Станкевич A.B., Кривенок A.A. // Прикладные задачи механики деформируемого твердого тела и прогрессивные технологии в машиностроении: сб. ст. - Вып. 3. - Ч. 2. -Комсомольск-на-Амуре: ИМиМ ДВО РАН, 2009. - С. 282-290

29. Кривенок, A.A. Аппроксимация геометрии контура дугами при контроле точности изготовления деталей летательных аппаратов / A.B. Станкевич, С.И. Феоктистов, C.B. Белых, A.A. Кривенок, A.A. Перевалов // Ученые записки КнАГТУ. - 2010. - №1 - С. 11-19

30. Кривенок, A.A. Совершенствование технологического процесса обтяжки листовых деталей большой толщины / Станкевич A.B., Кремза И.В., Крупский Р.Ф., Кривенок A.A.// Будущее машиностроения России: Сборник трудов третьей Всероссийской конференции молодых ученых и специалистов, МТГУ им. Н.Э. Баумана, Москва, 2010, - С. 55

31. Кривенок, A.A. Автоматизация процесса подготовки производства и изготовления длинномерных деталей малой кривизны из прессованных профилей / Кривенок A.A. // Будущее машиностроения России: сб. тр. Всерос. Конф. молодых ученых и специалистов. (Москва, 22-25 сентября 2010 г.) / Московский государственный технический университет имени Н.Э. Баумана. - М.: МГТУ им. Баумана, 2010, - С. 56

32. Кривенок, A.A. Разработка технологических процессов в машиностроении с использованием современных систем инженерного анализа / Станкевич A.B., Кривенок A.A., Варламова O.A. // Международный симпозиум "Образование, наука и производство: проблемы, достижения и перспективы": материалы Всероссийской конференции "Школа по фундаментальным основам моделирования обработки материалов" и научно-технической конференции

"Математическое, вычислительное и информационное обеспечение технологических процессов и систем" (г. Комсомольск-на-Амуре, 26-28 октября 2010 года): В 5 т. Т 4 / Редкол.: A.M. Шпилев (отв. ред.) и др. -Комсомольск-на-Амуре: ГОУВПО "КнАГТУ", 2010, - С. 60-63

33. Кривенок, A.A. Использование эффекта ползучести материала в технологии изготовления сегментов шпангоутов / Крупский Р.Ф., Кривенок A.A. // Итоги диссертационных исследований. Том1. -Материалы III Всероссийского конкурса молодых ученых. - М.: РАН, 2011,-С. 56-63

34. Кривенок, A.A. Перспективная технология изготовления деталей силового набора летательных аппаратов с использованием эффекта ползучести материала / Крупский Р.Ф., Кривенок A.A. // Перспективные технологии самолётостроения в России и мире. Труды Всероссийской научно-практической конференции молодых специалистов и учёных - Новосибирск: СибНИА, 2011, - С. 82-85

35. Кривенок, A.A. Перспективная технология изготовления деталей силового набора летательного аппарата с использованием режима термодеформационного старения / Крупский Р.Ф., Кривенок A.A. // Исследования и перспективные разработки в машиностроении: материалы второй научно-практической конференции молодых ученых и специалистов (Комсомольск-на-Амуре, 21 сентября 2012г.) / под.обгц.ред. P.A. Физулакова, - Комсомольск-на-Амуре: ГОУВПО "КнАГТУ", 2012, -С. 197-199

36. Кривенок, A.A. Изготовление криволинейных деталей летательных аппаратов с использованием термодеформационного старения / Крупский Р.Ф., Кривенок A.A. // Конкурс научно-технических работ и проектов "Молодежь и будущее авиации и космонавтики". Аннотации работ - М.: МАИ, 2012, - О. 35-37

37. Кривенок, A.A. Перспективная технология изготовления деталей силового набора летательного аппарата с использованием режима

термодеформационного старения / Крупский Р.Ф., Кривенок A.A. // Исследования и перспективные разработки в машиностроении: материалы второй научно-практической конференции молодых ученых и специалистов (Комсомольск-на-Амуре, 21 сентября 2012г.) / под.обгц.ред. P.A. Физулакова, - Комсомольск-на-Амуре: ГОУВПО "КнАГТУ", 2012, -С. 197-199

38. Кривенок, A.A. Опыт использования обтяжного пресса для формообразования деталей летательного аппарата из профилей / Р.Ф. Крупский, A.B. Станкевич, A.A. Кривенок, C.B. Белых // Авиамашиностроение и транспорт Сибири: сб. статей III Всерос. науч.-практ. конф. (Иркутск, 11-12 апреля, 2013 г.) - Иркутск: Изд-во ИрГТУ, 2013,-С. 61-69

39. Кривенок, A.A. Свидетельство о регистрации программы для ЭВМ 2011610248 РФ. RollerNCGen / Кривенок A.A., Станкевич A.B., Белых C.B.-№2010617055, заявл. 10.11.2010; зарег. 11.01.2011

40. Лысов, М.И. Пластическое формообразование тонкостенных деталей авиатехники. / М.И. Лысов, И.М. Закиров. - М.: Машиностроение, 1983.- 176 с.

41. Лысов, М.И. Теория и расчет процессов изготовления деталей методом гибки. / М.И. Лысов. - М.: Машиностроение, 1966. - 240 с.

42. Малинин, Н.Н Изгиб листа в условиях ползучести / Малинин H.H., Ширшов A.A. // Известия высших учебных заведений / Машиностроение № 1. М. 1983. С. 18-21.

43. Малинин, H.H. Действительные диаграммы растяжения при высоких температурах // Известия высших учебных заведений / Машиностроение, № 1.1968.

44. Малинин, H.H. Деформирование прямоугольных мембран в условиях ползучести // Малинин H.H., Романов К.И. / В кН.: Расчеты на прочность / Машиностроение. М. 1981. вып. 22. С. 91-92.

45. Малинин, H.H. Изгиб нагретого листа / Малинин H.H., Ширшов A.A. // Известия высших учебных заведений / Машиностроение. №2. 1978. с. 145-148.

46. Малинин, H.H. Основы расчетов на ползучесть // М. 1948.

47. Малинин, H.H. Ползучесть в обработке металлов. - М.: Машиностроение, 1986. - 225 с.

48. Малинин, H.H. Приближенные решения некоторых технологических задач // Извести высших учебных заведений / Машиностроение. № 12. 1977. С. 119-122

49. Малинин, H.H. Прикладная теория пластичности и ползучести. - М.: Машиностроение, 1968. - 400 с.

50. Малинин, H.H. Проблемы ползучести в обработке металлов // Известия высших учебных заведений / Машиностроение. №5. М. 1982.

51. Малинин, H.H. Расчеты на ползучесть элементов машиностроительных конструкций // Машиностроение. М. 1981.

52. Малинин, H.H. Технологические задачи теории ползучести // Тез. докл. на III съезде по теор. и прикл. механике. - М., 1968. - 203 с.

53. Никитенко, А.Ф. Закон линейного суммирования повреждаемости в деформационной трактовке применительно у горячему формообразованию изделий / Никитенко А.Ф., Рубанов В.В. // В сб. Динамика сплошной среды, № 71. Новосибирск. 1985

54. Никитенко, А.Ф. К оценке остаточного деформационного ресурса изделия после его формообразования в режиме ползучести / Никитенко А.Ф., Рубанов В.В. // В сб. Динамика сплошной среды, № 66. Новосибирск. 1984

55. Олейников, А.И. Влияние типа конечно-элементного представления при моделировании формообразования панелей из упругопластического материала / Олейников А.И., Коробейников С.Н., Бормотин К.С. // Вычисл. мех. сплош. Сред, 2008. - Т. 1. - № 2. - С. 63-73.

56. Панамарев, В.А. Вытяжка тонких осесимметричных оболочек в состоянии пластичности и ползучести // Изв.вузов.№12/Черная металлургия. 1983. С.65-68.

57. Патент 2475322 РФ, МПК B21D 11/20. Способ формообразования деталей [Текст] / Пекарш А.И., Сарыков С.Э., Крупский Р.Ф., Физулаков P.A., Станкевич A.B., Олейников А.И., Бойко В.М., Кривенок A.A. - №2011122064; заявл. 31.05.2011; опубл. 20.02.2013, Бюл. №5

58. Поздеев, A.A. Применение теории ползучести при обработке металлов давлением. / Поздеев A.A., Тарновский В.И., Еремеев В.И., Баакашвили B.C. // М: Металлургия, 1973. - 192 с.

59. Попов, Е.А. Основы листовой штамповки // М. 1979.

60. Работнов, Ю.Н. Механика деформируемого твердого тела. М.: Наука. 1988. 752 с.

61. Раевская, Г.А. Термомеханическая обработка сплава АК4-1 / Раевская Г.А., Соснин О.В. // Наука - производству : Докл. науч.-практ. конфер. - Новосибирск, 1974. - Ч. 4. - С. 106-109.

62. Романов, К.И. Механика горячего формоизменения металлов. - М.: Машиностроение, 1993. - 241 с.

63. Смирнов, B.C. Теория обработки металлов давлением // М.

1973.

64. Смирнов-Алиев, Г.А. Сопротивление материалов пластическому деформированию// JL 1978.

65. Соснин, О.В. Высокотемпературная ползучесть и сверхпластичность материалов / Соснин О.В., Горев Б.В., Любашенская И.В. // ПМТФ.Т38.№2.1997. С 140-145.

66. Соснин, О.В. К вопросу обработки материалов давлением в медленных температурно-скоростных режимах деформирования / Соснин О.В., Горев Б.В. // Труды IX конференции по прочности и пластичности. - М., 1996. - С. 94.

67. Соснин, O.B. О некоторых особенностях ползучести листовых материалов / Соснин О.В., Горев Б.В. // «Динамика сплошной среды» / Новосибирск. ИГиЛ СО АН СССР, 1970. № 4. С. 5-10.

68. Соснин, О.В. Обработка материалов давлением при медленных режимах деформирования / Соснин О.В., Горев Б.В., Раевская Г.А. // Новые материалы и технологии. Теория и практика упрочнения материалов в экстремальных условиях. - Новосибирск: ВО «Наука», 1992. - С.168-181.

69. Соснин, О.В. Обработка металлов давлением в режиме ползучести и сверпластичности / Соснин О.В., Горев Б.В., Раевская Г.А., Ратничкин A.A. // Изв. СО АН СССР, 1987. -№11.- Сер. техн. наук, вып. З.-С. 98-105.

70. Соснин, О.В. Ползучесть в обработке металлов давлением / Соснин О.В., Горев Б.В., Любашевская И.В. // Математическое моделирование систем и процессов: межвуз. сб. науч. тр. - Пермь, Перм. гос. техн. ун-т., 2001. -№ 9. - С. 169-176.

71. Соснин, О.В. Энергетический фариант теории ползучести / Соснин О.В., Горев Б.В. Никитенко А.Ф. // Новосибирск. 1986. 95 с.

72. Сторожен, М.В. Теория обработки металлов давлением / Сторожев М.В., Попов Е.А. // Л. 1977.

73. Сухоруков, И.В. Итерационный метод решения релаксационных обратных задач / Сухоруков И.В., Цвелодуб И.Ю. // Изв. АН СССР. Механика твердого тела, 1991. -№ 3. - С. 93-101.

74. Сухоруков, И.В. Формообразование подкрепленных панелей двойной кривизны в режиме ползучести / Сухоруков И.В., Горев Б.В., Клопотов И.Д., Веричев С.Н. // Труды XVI Междунар. конф. по теории пластин и оболочек. - Н. Новгород, 1994. - Т. 3. - С. 199-207.

75. Феоктистов, С.И. Автоматизация проектирования технологических процессов и оснастки заготовительно-штамповочного

производства авиационной промышленности. / С.И. Феоктистов. -Владивосток: Дальнаука, 2001, - 184 с.

76. Фридляндер, И.Н. Высокопрочные сплавы системы Al-Zn-Mg-Cu. / Фридляндер И.Н., Сенаторова О.Г., Ткаченко Е.А. // Энциклопедия. Машиностроение, т. И-З. Цветные металлы и сплавы. М., 2001, с. 94-128.

77. Хенкин, M.JI. Размерная стабильность металлов и сплавов в точном машиностроении и приборостроении / Хенкин M.JT., Локшин И.Х. // М.: Машиностроение, 1974. - 256 с.

78. Цвелодуб, И.Ю. Некоторые обратные задачи изгиба пластин при ползучести// Изв. АН СССР. Механика твердого тела, 1985. - №5. - С. 126-134.

79. Цвелодуб, И.Ю. Некоторые обратные задачи упругопластического формоизменения пластин / Цвелодуб И.Ю., Сухоруков И.В. // Моделирование в механике/ Сиб. отд. АН СССР, ВЦ. -ИТПМ, 1990. - Т. 4(21). - № 4. - С.153-159.

80. Черепин, В.Т. Экспериментальная техника в физическом материаловедении//Киев: «Техшка». 1968, с. 280.

81. Шевченко, K.ÏÏ. Основы математических методов в теории обработки металлов давлением // М. 1970.

82. MARC Users Guide. MSC. Software Corporation, 2007.

83. Marc® 2007 rl. MSC.Marc. Mentat. Help Reference

84. Marc® 2007 rl. Volume A: Theory and User Information.

Обратите внимание, представленные выше научные тексты размещены для ознакомления и получены посредством распознавания оригинальных текстов диссертаций (OCR). В связи с чем, в них могут содержаться ошибки, связанные с несовершенством алгоритмов распознавания. В PDF файлах диссертаций и авторефератов, которые мы доставляем, подобных ошибок нет.