Разработка процесса газовой формовки деталей ГТД тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.07.02, кандидат технических наук Захаров, Олег Геннадьевич

• Захаров, Олег Геннадьевич
• кандидат технических наук
• 2003

Оглавление диссертации кандидат технических наук Захаров, Олег Геннадьевич

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. Состояние вопроса. Цели и задачи исследования.

1.1 Конструктивно-технологические характеристики кольцевых и цилиндрических деталей ГТД.

1.2 Технологические характеристики материалов заготовки.

1.3 Способы изготовления кольцевых и цилиндрических деталей ГТД.

1.4 Теоретические исследования процессов изготовления кольцевых и цилиндрических деталей ГТД.

1.5 Цели и задачи исследования.

ГЛАВА 2. Функциональная зависимость напряжений от деформаций.

2.1 Определение функциональной зависимости напряжений от деформаций с учетом температуры и скорости деформации.

2.2 Расчетное уравнение функциональной зависимости сг - s.

ГЛАВА 3. Теоретические основы определения технологических параметров процесса газовой формовки.

3.1 Выбор оптимальной заготовки.

3.2 Расчетная схема процесса газовой формовки.

3.3 Теоретическое определение технологических параметров процесса

ГЛАВА 4. Конструктивная схема процесса газовой формовки.

4.1 Выбор способа технологического процесса газовой формовки.

4.2 Технологическая установка для изготовления сильфонов ГТД.

ГЛАВА 5. Моделирование технологического процесса формообразования тонкостенных листовых деталей.

5.1 Расчетные уравнения для сплава ОТ4-1 и стали 12Х18Н10Т.

5.2 Расчетные кривые технологических параметров процесса газовой формовки для сплава ОТ4-1 и стали 12Х18Н1 ОТ.;.

5.3 Рекомендации по выбору оптимальных технологических режимов обработки.

ГЛАВА 6. Практическая реализация результатов исследования.

6.1 Расчет технологических параметров процесса изготовления конической обечайки из сплава ОТ4-1 методом газовой формовки. i.

6.2 Расчет технологических параметров процесса изготовления сильфона ГТД из стали 12Х18Н10Т методом газовой формовки.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Разработка процесса газовой формовки деталей ГТД»

В современном авиадвигателестроении одним из путей технического прогресса является поиск и совершенствование технологических процессов изготовления деталей ГТД с целью повышения их качества, надежности, ресурса работы, а также снижения себестоимости и трудоемкости их производства.

В конструкцию газотурбинного двигателя входит множество кольцевых деталей с различной формой образующей (кожухи, корпуса, кольца жесткости, экраны, дефлекторы), к которым предъявляются •повышенные требования к точности изготовления. Существующие способы изготовления подобных деталей (роликовая прокатка, листовая штамповка, обтяжка) характеризуются большой трудоемкостью,, многопереходностью обработки, необходимостью проведения промежуточных термообработок, к .тому же не всегда удается выдержать требуемый уровень качества и точности деталей, а в ряде случаев оказывается невозможным. Также вышеперечисленные методы требуют наличия, дорогого технологического оборудования, оснастки и являются довольно энергозатратными. Поэтому совершенствование технологических процессов обработки давлением крупногабаритных кольцевых и цилиндрических деталей из листового материала с использованием современных методов обработки является актуальной задачей.

Одним из прогрессивных способов изготовления кольцевых и цилиндрических деталей является формообразование заготовки раздачей инертным газом в нагретом состоянии или газовая формовка. Данный метод обладает рядом преимуществ, таких как повышенной размерной и геометрической точностью изготовления, отсутствием дефектов при формообразовании, расширенными технологическими возможностями, простотой оборудования. Однако существующие разработки по теме газовой формовки в основном посвящены формообразованию материала в . состоянии сверхпластичности, что требует дополнительных мероприятий по подготовке материала заготовки к последующей обработке. Это существенно сужает пределы применимости данного метода, особенно для авиапромышленности, где используется множество материалов, которые по тем или иным причинам не деформируются в сверхпластичном состоянии. Также для нахождения оптимальных режимов деформирования, а именно скорости деформации, температуры нагрева заготовки и потребного давления инертного газа требуется,математическое описание процесса и расчетные соотношения для определения этих параметров. В соответствии с этим, целью данной работы является разработка нового процесса газовой формовки на примере изготовления полых листовых деталей из титанового сплава ОТ4-1 и жаропрочной стали 12Х18Н10Т.

Заключение диссертации по теме «Проектирование, конструкция и производство летательных аппаратов», Захаров, Олег Геннадьевич

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

По результатам диссертационной работы сделаны следующие выводы:

1. Разработана математическая модель процесса формообразования методом газовой формовки;

2. Определена функциональная зависимость напряжений от деформаций с учетом скорости деформирования и температурного режима обработки;

3. Выведены расчетные уравнения для определения технологических параметров применительно к процессу газовой формовки;

4. Разработана методика определения оптимальных технологических параметров процесса газовой формовки;

5. Разработана конструктивная схема процесса газовой формовки;

6. Разработана конструкция технологической установки для осуществления газовой формовки сильфона ГТД;

7. Проведено моделирование процесса газовой формовки с помощью ПЭВМ (программа Mathcad.2001 Professional), на основе которого построены кривые технологических параметров при формообразовании методом газовой формовки;

8. Даны рекомендации по выбору оптимальных технологических режимов процесса газовой формовки;

9. Разработаны и внедрены на предприятии технологические рекомендации к процессу изготовления деталей методом газовой формовки.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Захаров, Олег Геннадьевич, 2003 год

1. Абрамов A.M. Формообразование сварных деталей замкнутого контура растяжением разжимными пуансонами. Филиал ВИНТИ. 1957.

2. Абрамов A.M. и др. Производство газотурбинных двигателей. Справочное пособие. М.: Машиностроение, 1966.

3. Барская В.Ф., Рокотян С.Е., Рузанов Ф.И. Формоизменение листового металла. М.: Металлургия, 1976.- 264 с.

4. Бутузов Е.А. Специальные виды штамповки. М.: Высшая школа, 1962.206 с.

5. Вайтрауб Д.А. Новый метод изготовления полых деталей, имеющих форму тел вращения. М.: Машгиз, 1956.

6. Гарькавый А.А. Производство деталей авиационных двигателей. М.: Машиностроение, 1977.- 168 с.

7. Глазунов С.Г., Моисеев В.Н. Конструкционные титановые сплавы. М.: Металлургия, 1974.- 367 с.

8. Горячая штамповка и прессование титановых сплавов/ JI.A. Никольский, С.З. Фиглин, В.В. Бойцов и др. М.: Машиностроение, 1975.- 285 с.

9. Гринченко И.Г. Упрочнение деталей из жаропрочных и титановых сплавов. М.: Машиностроение, 1971.- 120 с.

10. Ю.Громова А.Н., Завьялова В.И, Коробов В.К. Изготовление деталей из листов и профилей при серийном производстве. М.: Оборонгиз, 1960.

11. Н.Горбунов М.Н. Основы технологии производства самолетов. М.: Машиностроение, 1976.-260 с.

12. Губкин С.И. Пластическая деформация металлов, т. I, II, III. М.: Металлургиздат, 1960.

13. Давыдов В.И. Изделия из тонкостенных профилей. М.: Машгиз, 1957. •14. Давыдов Ю.П., Покровский Г.В. Листовая штамповка титановыхсплавов. М.: ВИНИТИ, 1958.- 37 с.

14. Евстигнеев М.И., Подзей А.В., Сулима A.M. Технология производства двигателей летательных аппаратов. М.: Машиностроение, 1982.- 260 с.

15. Журавлев В.Н., Николаева О.И. Машиностроительные стали. Справочник. М.: Машиностроение, 1968.- 330 с.

16. Зайков Н.А. Режимы деформации и усилия при горячей прокатке. Свердловск-Москва.: Металлургиздат, 1960.-302 с.

17. Захаров О.Г., Катаев Ю.П. Методика расчета технологических параметров процесса формообразования сильфона ГТД раздачей инертным газом // Вестник КГТУ им. А, Н. Туполева. 2002. №4. С. 14-15

18. Зубцов М.Е. Листовая штамповка. М.: Машгиз, 1958.

19. Зюзин В.И. Определение сопротивления деформации методом термомеханических коэффициентов. Труды ВНИИМЕТМАШ. 1963, №8.

20. Изготовление деталей пластическим деформированием/ Под ред. К.Н. Богоявленского и Л.В. Камнева. Л.: Машиностроение, 1975.- 424 с.

21. Изготовление основных деталей авиадвигателей/ М.И. Евстигнеев, И.А. Морозов, А.В. Подзей и др.: Под ред. А.В. Подзея. М.: Машиностроение, 1972.- 448 с.

22. Изотермическое деформирование металлов/ С.З. Фиглин, В.В. Бойцов и др. М.: Машиностроение, 1978.- 239 с.

23. Исаченков Е.И. Новые способы штамповки. М.: Машгиз, 1955.

24. Исаченков Е.И. Штамповка деталей из нержавеющей стали. М.: Машгиз, 1962.

25. Исаченков Е.И. Штамповка резиной и жидкостью. М.: Машгиз, 1962.328 с.

26. Кайбышев О.А. Пластичность и сверхпластичность металлов. М.: Металлургия, 1975.-280 с.

27. Кайбышев О.А. Сверхпластичность промышленных сплавов. М.: Металлургия, 1984.- 262 с.

28. Катаев Ю.П., Захаров О.Г. Экспериментальная зависимость напряжений от деформаций для титанового сплава ОТ4-1 при различных темпе-, ратурах и скоростях деформации //.Изв. вузов. Авиационная техника. 2001. №4. С. 76-78.

29. Катаев Ю.П., Захаров О.Г. Расчет давления инертного газа при формообразовании деталей ГТД из листового металла // Изв. вузов. Авиационная техника. 2002. №3. С. 70 — 72.

30. Катаев Ю.П., Кувшинов П.И. Магнитногидроимпульсное пластическое • деформирование металлов. М.: Машиностроение, 1994. 172 с.

31. Катаев Ю.П., Лысов М.И. Метод решения задач пластичности с помощью упругих коэффициентов // Изв. вузов. Авиационная техника. 1975. №3. С. 54-59.

32. Колачев Б.А., Ливанов В.А., Буханова А.А. Механические свойства титана и его сплавов. М.: Металлургия, 1974.- 544 с.

33. Кузьмин С.И., Лебедянская Н.Д., Зайцев А.Н. Штамповка листового металла газовым пуансоном. ИВУЗ. Машиностроение. Изд. МВТУ им. Баумана, 1960.

34. Лысов М.И. Теория и расчет процессов изготовления деталей методами гибки. М.: Машиностроение, 1966. 236 с.

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

36. Лысов М.И., Катаев Ю.П. Определение технологических параметров процессов формообразования деталей летательных аппаратов методами пластического изгиба и кручения/ Казань (Казан, авиац. ин-т), 1971. 90 с.

37. Материалы в машиностроении. Выбор и применение. Том. 3. Специальные стали и сплавы. М.: Машиностроение, 1968.- 448 с.

38. Мендлин М.А. Штамповка резиной. М.: Оборонгиз, 1944.

39. Мещерин В.Т. Листовая штамповка. Атлас схем. М.: Машиностроение, 1975.-227 с.

40. Могильный Н.И. Ротационная вытяжка оболочковых деталей на станках. М.: Машиностроение, 1983.- 192 с.

41. Обработка титановых сплавов давлением/ Г.Е. Мажарова, А.З. Комановский и др. М.: Металлургия, 1977.- 96 с.

42. Общетехнический справочник/ Е.А. Скороходов, В.П. Законников, А.Б. Пакнис и др.: Под общ. Ред. Е.А. Скороходова. М.: Машиностроение, 1989.-512 с.

43. Пихтовников Р.В. Использование взрывной волны для вытяжки и формовки средних и крупных деталей при малом масштабе производства. Сборник «Новое в технологии высокопроизводительной листовой штамповки». Машгиз, 1959.

44. Пихтовников Р.В., Завьялов В.И. Штамповка листового металла взрывом. М.: Машиностроение, 1964.- 174 с.

45. Подзей А.В., Сулима A.M., Фигаро В.Р., Цуканов И.С. Технология авиадвигателестроения. М.: Оборонгиз, 1957.

46. Поконечный Г.Ю. Комбинированная штамповка деталей при помощи резины. Вестник машиностроения, 1957, №6. •

47. Применение титана в промышленности. Вып. 1. . . М.: Цветметинформация, 1970.

48. Романовский В.П. Справочник по холодной штамповке. Л.: Машиностроение, 1965.- 788 с.

49. Смирнов О.М. Обработка металлов давлением в состоянии сверхпластичности. М.: Машиностроение, 1979.- 184 с.

50. Титановые сплавы в машиностроении/ Б.Б.Чегулин, С.С. Ушков и др.: Под ред. Г.И. Капырина. Л.: Машиностроение, 1977.- 248 с.

51. Третьяков А.В., Трофимов Г.К., Гурьянова М.К. Механические свойства сталей и сплавов при пластическом деформировании. М.: Машиностроение, 1971.

52. Фридман Я.Б. Механические свойства металлов. М.: Оборонгиз, 1946.

53. Целиков А.И. Теория расчета усилий в прокатных станах. М.: Металлургиздат, 1962.

54. Шнейдер Ю.Г. Чистовая обработка металлов давлением. М.: Машгиз, 1963.-270 с.

55. Юдин Л.Г., Яковлев С.П. Ротационная вытяжка цилиндрических оболочек. М.: Машиностроение, 1984.-128 с.

56. Юткин Л.А. Электрогидравлический эффект. М.: Машгиз, 1955. •

57. Удостоверение о регистрации изобретения № 2002111471 с приоритетом 29 апреля 2002 г.

58. Siebel Е., Pomp A. Mitt. К. W., Inst, fur Eisenforschung! .1927, №9; 1928, №10.

59. Nadai A., Manjoine M.I. High Speed Tension Tests- at Elevated Temperatures. Journal of Applied Mechanics, 1941, v. 8, №2.