Разработка режимов прокатки обшивочных листов для обтяжки с рациональным сочетанием параметров структуры и анизотропии свойств

Гречникова, Анна Федоровна

автореферат диссертации по машиностроению и машиноведению, 05.02.09, диссертация на тему:Разработка режимов прокатки обшивочных листов для обтяжки с рациональным сочетанием параметров структуры и анизотропии свойств

кандидата технических наук: Гречникова, Анна Федоровна
город: Самара
год: 2013
специальность ВАК РФ: 05.02.09
цена: 450 рублей

Диссертация по машиностроению и машиноведению на тему «Разработка режимов прокатки обшивочных листов для обтяжки с рациональным сочетанием параметров структуры и анизотропии свойств»

Автореферат диссертации по теме "Разработка режимов прокатки обшивочных листов для обтяжки с рациональным сочетанием параметров структуры и анизотропии свойств"

На правах рукописи

0050510-5°

ГРЕЧНИКОВА АННА ФЕДОРОВНА

РАЗРАБОТКА РЕЖИМОВ ПРОКАТКИ ОБШИВОЧНЫХ ЛИСТОВ ДЛЯ ОБТЯЖКИ С РАЦИОНАЛЬНЫМ СОЧЕТАНИЕМ ПАРАМЕТРОВ СТРУКТУРЫ И АНИЗОТРОПИИ СВОЙСТВ

Специальность 05.02.09 - Технологии и машины обработки давлением

АВТОРЕФЕРАТ Диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

11 АПР 2013

Самара —2013

005051636

Работа выполнена в федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Самарский государственный аэрокосмический университет имени академика С.П. Королева (национальный исследовательский университет)» (СГАУ) и на ЗАО «Алкоа СМЗ»

Научный руководитель: доктор технических наук, доцент

Арышенский Владимир Юрьевич

Официальные оппоненты:

заведующий кафедрой механики пластического формоизменения федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Тульский государственный университет», доктор технических наук, профессор Яковлев Сергей Сергеевич

профессор кафедры производства летательных аппаратов и управления качеством в машиностроении федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Самарский государственный аэрокосмический университет имени академика С.П. Королева (национальный исследовательский университет)», доктор технических наук, профессор Моисеев Виктор Кузьмич

Ведущее предприятие: Федеральное государственное унитарное предприятие

Государственный научно-производственный ракетно-космический центр «ЦСКБ-Прогресс» (г. Самара)

Защита состоится 29 марта 2013 г. в 10-00 на заседании диссертационного совета Д 212.215.03 при федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Самарский государственный аэрокосмический университет имени академика СП Королева (национальный исследовательский университет)» по адресу: 443086, г Самара, Московское шоссе, 34

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке СГАУ.

Автореферат разослан 22 февраля 2013 г.

Ученый секретарь диссертационного совета д.т.н., доцент

// У /•' /

Клочков Ю.С

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Современные технологии производства авиационной техники и сложные условия ее эксплуатации в различных климатических и погодных условиях, при резких перепадах температур и постоянных изменениях внешних силовых воздействий выдвигают новые, более жесткие требования к свойствам конструкционных материалов. В немалой степени это относится к обшивочным листам для обтяжки, изготовляемым прокаткой из высокопрочных алюминиевых сплавов типа Д16ч и В95 пч.

Уровень свойств конструкционных материалов, как известно, определяется химическим составом и сформированной в процессе производства структурой. Главными структурными компонентами любого металла, и алюминиевых сплавов в частности, являются составляющие его кристаллиты или зерна. Их форма, размер, кристаллографическая ориентация определяют способность материала к пластической деформации и направление ее преимущественного развития; характер и скорость разрушения, в том числе при длительных нагрузках (усталость), а также качество поверхности готовой детали.

Исследования показывают, что при стандартной технологии прокатки в алюминиевых листах формируется текстура, с неблагоприятной кристаллографической ориентацией, которая при последующем формообразовании приводит к быстрому утонению заготовок и разрушению. В частности, при обтяжке снижается предельное формоизменение, возникает разнотолщинность и разрывы оболочек. Кроме того, сплавы типа Д16ч и В95пч, склонны к сильному росту зерна при отжиге деформированных полуфабрикатов, что также снижает предельную степень деформации при последующем формообразовании, ухудшает усталостную прочность и качество поверхности.

В большинстве исследований данные параметры - величина зерна и ее ориентация (текстура) рассматриваются отдельно, хотя они характеризуют структуру одного и того же состояния металла, и их влияние на свойства заготовок и изделий часто взаимосвязано: предельная степень деформации зависит от величины зерна и от анизотропии свойств текстурированной заготовки; усталостная долговечность так же определяется как механизмами разрушения (зависящими от величины зерна), так и текстурой, благоприятствующей, или препятствующей развитию трещины в данном направлении

В связи с этим актуальными являются комплексные исследования по оценке совместного влияния параметров структуры и текстуры на предельную деформацию при обтяжке и характеристики усталости, и разработка технологических режимов прокатки и отжига, обеспечивающих формирование в обшивочных листах рационального сочетания величины зерна, состава компонеот текстуры и анизотропии свойств.

Целью диссертационного исследования является научное обоснование требований к структуре и анизотропии свойств заготовок для обтяжки и разработка технологических режимов производства обшивочных листов из сплавов Д16ч и В95пч с рациональным сочетанием величины зерна, параметров текстуры и анизотропии.

Для достижения поставленной цели сформулированы следующие задачи исследования:

1. Провести теоретический анализ комплексного влияния компонент текстуры и размеров зерна на величину геометрического коэффициента обтяжки.

2. Установить рациональные для процесса обтяжки сочетания параметров структуры, текстуры и анизотропии свойств в обшивочных листах.

3. Провести экспериментальные исследования влияния средней величины зерна на усталостные характеристики обшивочных листов.

4. Исследовать закономерности формирования параметров структуры, текстуры и анизотропии в зависимости от режимов прокатки и термообработки обшивочных листов из сплавов Д16ч и В95пч.

5. Разработать производственные маршруты изготовления, обеспечивающие формирование в обшивочных листах Д16ч и В95пч рационального сочетания состава текстуры, размеров зерна и анизотропии свойств.

6. Провести промышленную апробацию разработанных режимов прокатки и оценку изменения параметров, свойств и анизотропии обшивочных листов, изготовленных по новой технологии.

Область исследования. Закономерности пластического деформирования материалов и создание технологий изготовления заготовок высокого качества.

Объект исследования. Технологические процессы прокатки и термообработки обшивочных листов из высокопрочных алюминиевых сплавов Д1бч и В95пч.

Предмет исследования. Закономерности формирования структуры, текстуры и анизотропии свойств в процессах прокатки и отжига обшивочных листов для обтяжки.

Методы исследования. В работе использован комплексный метод исследований, включающий теоретический анализ формоизменения листовых заготовок при обтяжке и экспериментальное изучение изменения параметров структуры и свойств в зависимости от режимов листовой прокатки.

Теоретические исследования выполнены на основе критерия пластичности, учитывающего константы кристаллической решетки и параметры текстуры деформируемого материала

При экспериментальных исследованиях структуры, компонент текстуры и анизотропии свойств использовалось промышленное оборудование прокатного цеха Самарского металлургическою завода и современное оборудование лабораторий кафедры ОМД СГАУ, ИМЕТ РАН и ЦЗЛ СМЗ. Исследования проводились с применением методов математического планирования экспериментов.

Обработка опытных данных и промышленных экспериментов производилась методами математической статистики.

Научная новизна.

1. Предложена аналитическая зависимость геометрического коэффициента обтяжки от параметров кристаллической решетки, компонент текстуры и величины зерна листовых заготовок.

2. Определены параметры структуры, текстуры и анизотропии, необходимые для повышения предельного формоизменения обшивочных листов при обтяжке.

3. Установлены закономерности формирования размеров зерна и компонент текстуры в зависимости от режимов прокатки и отжига

4. Разработаны технологические режимы прокатки, обеспечивающие формирование в обшивочных листах из сплавов Д16ч и В95пч рационального сочетания компонент текстуры, показателей анизотропии и величины зерна.

Практическая ценность работы.

1. Разработана процедура расчета показателей предельного формоизменения при обтяжке в зависимости от состава компонент текстуры листовых заготовок.

2. Разработаны научно-обоснованные рекомендации по формированию эффективного состава текстуры и величины зерна в обшивочных листах для повышения их предельного формоизменении при обтяжке.

3. Установлены технологические схемы деформаций при прокатке и режимы отжига, необходимые для получения в обшивочных листах рационального сочетания параметров структуры и анизотропии свойств.

Положения, выносимые на защиту.

1. Результаты аналитического исследования зависимости коэффициента обтяжки от констант кристаллической решетки и ориентационных факторов текстуры листовых заготовок.

2. Процедура расчета геометрического коэффициента обтяжки для многокомпонентной текстуры обшивочных листов.

3. Результаты экспериментального исследования влияния режимов и маршрутов прокатки на средний размер зерна, состав текстуры и анизотропию свойств обшивочных листов из сплавов Д 1бч и В95пч.

4. Технологические режимы прокатки и отжига, обеспечивающие формирование в обшивочных листах Д16ч и В95пч рационального сочетания параметров структуры и анизотропии свойств.

5. Результаты промышленной реализации разработанных режимов прокатки и оценки изменения параметров структуры, механических свойств и анизотропии обшивочных листов, изготовленных по новой технологии.

Апробация работы. Основные результаты работы доложены на следующих международных и российских научных конференциях и семинарах:

IX Королевские чтения. Всероссийская молодежная научная конференция с международным участием. Самара, СГАУ, 2007.

X Королевские чтения. Всероссийская молодежная научная конференция. Самара, СГЛУ, 2008.

IV международная научно-техническая конференция. Самара, МИР, 2009.

Симпозиум с международным участием «Самолетостроение России. Проблемы и перспективы». Самара, СГАУ, 2012

Международный научно-технический форум, посвященный 100-летию ОАО «Кузнецов» и 70-летию СГАУ. Самара, СГАУ, 2012.

Разработанные технологические рекомендации внедрены в производство на Самарском металлургическом заводе. Экономический эффект за 2012 г составил 4,3 млн. руб.

Публикации. Основное содержание диссертационной работы отражено в 9 печатных работах, в том числе 6 статей в ведущих рецензируемых научных журналах и изданиях, рекомендованных ВАК Минобрнауки РФ для публикации результатов диссертаций

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, 5 глав, общих выводов, списка использованных источников, в количестве 137 наименований. Работа изложена на 193 страницах, содержит 90 рисунков и 34 таблицы.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность выбранной темы, сформулированы цель и задачи исследований, показана научная новизна и практическая значимость полученных результатов.

В первой главе проанализирована степень разработанности проблем видоизменения состава компонент текстуры при прокатке и учета фактора анизотропии в технологических расчетах листовой штамповки. В частности, труды Ю.М. Арышенского, В Ю. Арышенского, Г. Бунге, Я.Д. Вишнякова, Г. Вассермана, В.Д. Головлева, Ф.В. Гречникова, И. Гревена, A.M. Дмитриева, В.Д. Дурнева, Я.А. Ерисова, В.Д. Кухаря, В.А. Михеева, B.C. Смирнова, А.И. Рудского, А.Д. Томленова, В.В. Уварова, Р.Хилла, В.Ф. Шамрая, С.П. Яковлева, С.С. Яковлева, и др. показали, что наряду с отрицательными проявлениями анизотропии свойств, у заготовок с благоприятным составом текстуры повышаются показатели предельного формоизменения, устраняется разнотолщинность и фестонообразование, улучшаются усталостные характеристики.

Однако в большинстве выполненных работ анализ процессов формообразования анизотропных заготовок в операциях листовой штамповки, в том числе и при обтяжке, осуществлялся на основе феноменологической теории пластичности, в уравнения которой не входят характеристики текстуры. Вследствие этого, при анализе не учитываются реальные структура и свойства деформируемого материала, хотя именно они определяют параметры осуществления процесса и качество продукции.

Вопросы влияния средней величины зерна на различные свойства полуфабрикатов и способы получения мелкозернистой структуры рассмотрены в работах

И.Н. Фридляндера, В.Н. Мацнева, Л.Г. Комаровой, В.И. Елагина, Ю.М. Вайнблата, В.И. Ливанова, Л.Б. Бера, В.Г. Давыдова и др. Исследователи показали, что с измельчением зерна повышается предел текучести, предельные степени деформации, характеристики усталости, трещиностойкости и качество поверхности. В связи с этим ФГУП ВИАМ выпустил изменение к действующему стандарту ОСТ 1-90070 на обшивочные листы, в котором регламентируется размер зерна.

В целом из анализа литературных данных видно, что в сложившейся практике исследовательских работ и промышленных экспериментов проблемы текстурообразования и изменения зеренной структуры рассматриваются, как правило, отдельно и относятся либо к выполнению гребований по размеру зерна, либо - по параметрам текстуры и анизотропии свойств.

Таким образом, недостаточно изученными остаются как вопросы комплексного влияния компонент текстуры и размеров зерна на характеристики формообразования заготовок, так и закономерности формирования их рациональных сочетаний в процессе производства обшивочных листов для обтяжки.

Во второй главе проведен анализ комплексного влияния компонент текстуры и величины зерна на предельное формоизменение заготовки, находящейся в состоянии двухосного растяжения. Данное напряженное состояние характерно для многих процессов формоизменения. Рассмотрим его на примере процесса обтяжки. При математическом описании использовался разработанный на кафедре ОМД СГАУ вариант теории пластичности, учитывающей ориентационные факторы текстуры А: и компоненты

тензора податливости монокристалла .

Интенсивность напряжений с,, записанная через разности главных напряжений, в этом случае имеет вид:

о, = ^{^(^н -о^)2 +'7И(О'22 -^зз)2 + -О",,)2 +

+111~7712И + (г~п~ У" +12'7731Л

Здесь: г\ч - обобщенный показатель текст урированпого состояния листа:

О + Д.-Д.-Д. „0 + Д,-Д,-Д, 0 + Д,-Д,-Д5

4,2 ==-1—Г--1-Г-Пи ---------

О-- О- О-1

~ 5 ~ 5 5

Q - характеристический параметр кристаллической решетки:

, , 3 ,

35Ш1 -35и22 --52323' Д, - ориентационные факторы однокомпонентной текстуры:

к^, /, - индексы Миллера, определяющие ;-е направление в кристалле относительно системы координат, связанной с образцом.

Уравнения связи между главными деформациями и напряжениями с учетом параметров текстуры имеют следующий вид:

2 cr,

dEn — -"•„)+72A&21 "O"«)]

L <7,

dsn =\ — tai-<T22) + 73,(<т33 -СГ,,)] L a.

На основе представленных уравнений (1), (2) далее рассмотрено влияние параметров текстуры на предельное формоизменение заготовки при характерном для обтяжки плоском наряженном состоянии (с33 = сг]2 = ег23 = (731 = 0) (рисунок 1)

í ( г i

(3)

Рисунок 1. Схема обтяжки (а) и элемент заготовки (б)

Как видно из рисунка, усилия, действующие на элемент определяются так:

Р = 0\&VW О = a^Anw

В процессе обтяжки силы Р и О будут изменяться вследствие уменьшения сечения элемента. Процесс становится неустойчивым, когда одна из сил достигнет максимума.

dP > 0, dQ > 0 (4)

Подставив уравнения (3) в (4), продифференцировав и разделив каждое уравнение соответственно на <T|Avw и cr2Auw, получим:

da{ t d{Av) | dw^ Q da,

CTl Av w или (

da2 d(Au) dw

" (5)

+ —2—- + -&2 Au

->0

da-

аг

^ + def + dsP >0

Т.к. в момент потери устойчивости ширина элемента практически не меняется, и образование шейки происходит в основном за счет деформации утонения , то в соотношениях (5) принято: d(Av) - 0 и d(Aгt) = 0.

Тогда условие (5) запишется в следующем виде:

da,

с, da,

>-d£?

> -de'

(6)

Для упрощения анализа предельного формоизменения при обтяжке соотношение напряжений обозначено через т = <т2/<т| . В этом случае, выражения для интенсивностей напряжений и деформаций можно записать в более простом виде:

<7, = - 2j7l2m + (?12 + ^з)«2^! (?)

dv, =

I + 1/ + 1

^2 /ftj ^З!

kilf J_+_Ll+2^££+k£lf_L+J

- +2—!-' ' -+

^12 ^23 J IliV-A Vn [r? 12 »7ц

(8)

Аналогичным образом из (2) получены выражения для прирашения главных деформаций:

[(»712 +»7з1)-712'я]а-1

2 (7;

^ +'72ib-/7l2]cr] (9)

2 а,

+ »7з1 к.

2 (7,

При простом нагружении отношение компонент напряжений в процессе

dm

деформирования не изменяется, т.е. - ", и между приращениями деформаций

наблюдается линейная зависимость типа ds2 = const ds,. Тогда, решая совместно уравнения (6) - (9) с учетом степенного закона упрочнения в виде: сг, = Се", получено выражение для определения критической интенсивности деформаций при обтяжке высокотекстурированной заготовки:

£кр < ^{Пп+Чъ\)-?-Пит + {г1\2 +7гз)^2 п (]0) 07l2+'73l)-'7l2'"

Подставляя (7) и (10) в (9), получим следующие формулы для определения допустимых деформаций в процессе обтяжки:

(сР\кр (1\2+ъ\)-т2ти V 1 ' J?2i"' + %1

ufAjn^hMziпп (И)

\1> rj23m + %\

КР

Из формул (11) видно, что допустимая степень деформации при т = const и п = const может быть увеличена за счет формирования в заготовках эффективного состава компонент текстуры.

Продольная обтяжка характеризуется следующими геометрическими параметрами:

„ /' _ ^max Lin _ ^тах 1—1/" 1.

ei ~ i 'J---'-"л-1' (12)

+ (13)

где ЦлаЧ и Ьт]„ - максимальная и минимальная длина образующей обшивки.

Предельные возможности процесса обтяжки характеризуются третьим видом

потери устойчивости, т.е. определенным утонением (деформацией по толщине листа е/,

К

= 'п Т~> которое задается техническими условиями на поставку изделия (обычно не более 15-20%).

Из системы (9) с учетом (7) и (8) после соответствующих преобразований выразим е^ через

е =-

Угзт + Уз1

Ц

Тогда, из выражений (14) и (13), окончательно найдем: к , {У\2+Уъ\)-Упт гР

Лобт ~ 1 Ь3

УгЪт + У~Л

Графически зависимость (15) представлена на рисунке 2.

——■

(14)

(15)

_...............-.......... J&

~3

¿•s

0,02 0,04

0,06

0,08 0,1 :

1 -Л, = 0,267,4г = 0,232,4,=0,103 ({013}<231>); 2-Л/ = ¿2 = Аз~ 0,2 (изотропная среда); 3 -а, = 0,298, А2 = 0,107, Л3 =0,250 ((01 1 }<122>)

---/я = 0,1;----т = 0,05

Рисунок 2. Взаимосвязь Ка)-т с параметрами текстуры и утонением s{ Из графиков видно, что при заданной деформации утонения eg,

и т = const, K„sm существенно возрастает в зависимости от типа кристаллографической ориентировки или компоненты текстуры.

Формула (15) может быть выражена и через коэффициент упрочнения п, так как в

предельном случае, sf стремится к бр или rt (п = ln(l + S )). Тогда из (11) и (15) получим;

{У\г +Уц)-У»т

—-—-—п (16)

УПт+Уз1

Коэффициент упрочнения, в свою очередь, имеет зависимость от средней величины зерна, которая для сплава В95пч аппроксимируется следующим выражением:

п = -0,205rf2 + 0,088d + 0,072 (17)

Подставляя данное уравнение в (16), получаем следующую зависимость:

1 - + Ппт (0,205d2 - 0,088af - 0,072)

Упт +7?31

KL =1 +:

К"".

оот

Кобт

1 -Л; = 0,267,Л2 = 0,232, Л, =0,103 ({013}<231>); 2 - Л, = = А3 = 0,2 (изотропная среда); 3 - Л; - 0,298, 4? = 0,107, Л3 =0,250 ({011}<122>)

Рисунок 3. Влияние размера зерна с1ср и параметров Д,- на сплава В95пч

Из рисунка 3 следует, что для повышения предельного формоизменения при обтяжке, необходимо добиваться в заготовках рационального сочетания компонент текстуры и величины зерна.

В третьей главе проведена оценка влияния средней величины зерна на усталостные характеристики обшивочных листов.

Исследовались 4 партии листов толщиной 1,9 мм серийного химического состава, имеющих полностью рекристаллизованную структуру со средней величиной зерна в основе в пределах 60 - 700 мкм. В листах каждой партии определяли скорость роста усталостных трещин (СРТУ), характеристики статической трещиностойкости К1 у, ат и сопротивления усталости (МЦУ). Испытания проводили в соответствии с действующими стандартными методиками. Все образцы имели продольное направление.

В таблице 1 сведены экспериментальные данные о скорости роста усталостных трещин, статической трещиностойкости и сопротивлению усталости листов. В числителе указаны минимальное и максимальное значения, а в знаменателе средняя величина для каждой характеристики.

Анализ полученных результатов показывает, что уменьшение средней величины зерна по-разному влияет на отдельные характеристики трещиностойкости. Наблюдается 01рицательн0е влияние мелкозернистой структуры с величиной зерна около 60 мкм на СРТУ, в то время как характеристики трещиностойкости (К^ , 0С(), МЦУ) возрастают с уменьшением средней величины зерна.

В целом оптимальное сочетание значений СРТУ, К{ и МЦУ имеют листы с величиной зерна до 300 мкм, что дополняег данные главы 2, где было показано, что диапазон 100-250 мкм обеспечивает более высокие показатели предельного формообразования, т.е. К"а°6т, при данных значениях параметров текстуры (рис. 3).

Таблица 1. Изменение характеристик усталости в зависимости от среднего размера зерен.

усл. № партии размер зерна, мкм СРТУ с1а ЛЬ', мм/Кцикл при различных ЛК, МПал/м^ МПал/м а«, МПа Ыр<г,р, Кцикп

20 25 30 31,2 155МПа 177 МПа

1 700 0.85-0.87 0,86 1.40-1.46 1,44 2.38-2.87 2,67 2.80-3.54 3,25 80.9-84.9 82,6 340-357 348 63.8-90.4 77,6 42.5-51.0 46,2

2 337 0.86-0.91 0.88 1.39-1.71 1,52 2.57-3.07 2,79 3,04-3,50 3,23 84.3-87.2 85.6 355-368 362 80.4-93.7 87,7 42,7-57.1 50,1

3 580 0.82-0.91 0,87 1.36-1.50 1,41 2.47-2.61 2,53 2.94-3,19 3,06 81.1-87.0 83,4 342-367 352 57.0-78.8 67,1 41,4-51,4 46,7

4 59-64 0.95-1.00 0,98 1.89-2.07 1,98 3.66-4.12 3,88 4.37-4.90 4,60 84,6-87.5 85,6 356-369 361 65.8-94.1 78,5 38.0-63.0 55,6

В четвертой главе представлены экспериментальные исследования закономерностей формирования параметров структуры, текстуры и анизотропии в процессе прокатки и отжига обшивочных листов Д16 и В95.

В процессе горячей прокатки отбор образцов осуществлялся после реверсивной клети и от межклетевых промежутков непрерывной группы стана «2800» (рисунок 4).

раскат

лета

РК П РЗ И4 Г-5

Рисунок 4. Схема отбора карточек для исследования структуры и текстуры раскатов в процессе горячей прокатки

Типичная микроструктура раскатов после 1-й клети и лент после 5-й клети

представлена на рисунке 5. Рисунок 6 иллюстрирует изменение показателей анизотропии

в процессе горячей прокатки в непрерывной группе. Таблица 2 содержит объемные доли

компонент текстуры по клетям в сплаве В95. ,,

г __Плакировка

Основа

б

Рисунок 5. - Микроструктура раскатов В95 (1) и Д16 (2) после 1-й (а) и 5-й (б) клетей. Поперечное сечение. Масштаб 200:1.

-15-

0

45

90

---------.------------------- . чи.____________________________' -______

Рисунок 6. Изменение показателей анизотропии сплава В95 (а) и Д16 (б) при горячей прокатке.

Таблица 2. Изменение объемной доли компонент текстуры в сплаве В95 в процессе горячей прокатки.

Компоненты текстуры Тип Объемная доля, %

ориентировки РК ¥2 РЗ Р4 Р5

(123)<63-4>

(186)<2-11>

(618)<-1-21> деформацион- 16 20 22 23 27 31

(341)<4-58> ный

(681)<1-12>

(592)<1-12>

(П0)<1-12> деформационный

Вэ (011)<2-11> 7 15 10 9 8 7

(034)<8-43>

Ех[ (011)<1-11> деформацион- 0 0 0

(110)<1-П> ный 4 4 2

(241)<1-12>

(124)<21-1> рекристалли-зационный

^Вякх (493)<5-57> 8 П 1 6 4 3

(ИЗ)<21-1>

(449)<-5-75>

Дополнительные ориентировки - 27 14 24 17 21 21

Бестекстурная составляющая - 42 40 43 41 36 36

Анализ полученных данных показал, что на этапе горячей прокатки в рулоне формируется устойчивая деформированная структура с характерными для этого состояния компонентами текстуры деформации типа 8 и Вэ, и показателями анизотропии с максимумом под углом 45° к направлению прокатки. При охлаждении рулонов с температуры конца прокатки (330 - 360°С) рекристаллизация не происходит, величина зерна и его кристаллографическая ориентировка не изменяются.

Дальнейшее исследование возможностей управления формированием структуры и компонет- текстуры и показателей анизотропии проводилось на этапе холодной прокатки и отжига.

Для варьирования степени холодной деформации (х,), температуры отжига (х2) и скорости нагрева (х3) была составлена матрица планирования 3-факторного эксперимента. После серии экспериментов и оценки адекватности модели была получена новая математическая модель, учитывающая взаимодействие факторов между собой:

10

у = 148,7 + IB,7х, -45,375X2- 19,2X1X2+ 12,Зх2хз (19)

Из модели (19) следует, что для формирования в обшивочных листах Д16 и В95 рациональной величины зерна в условиях прокатного цеха СМЗ достаточно одновременно варьировать только два фактора - степень холодной деформации и скорость нагрева до температуры отжига

С учетом полученных данных, был разработан производстве!шый маршрут изготовления листов с применением скоростного отжига (рисунок 7)

Рисунок 7. Опытный и серийный маршруты изготовления обшивочных листов из сплавов Д16, В95.

Анализ объемных долей текстуры и параметров анизотропии лент показал, что холодная прокатка горячекатаных лент приводит к дальнейшему увеличению текстуры деформации (ориентировки 8), т.е. неблагоприятный характер анизотропии в плоскости

Рисунок 8. Изменение коэффициентов анизотропии сплава В95 в горячекатаном и холоднокатаном состояниях.

Результаты дальнейшего исследования изменения состава текстур холоднокатаных листов в зависимости от различных вариантов отжига представлены в таблице 3, из которых видно, что компоненты текстуры прокатки в обоих случаях трансформировались в компоненты, характерные для текстуры рекристаллизации - разновидности текстуры Госса (011)<100>, (023)<100>.

Таблица 3. Компоненты текстуры листов, отожженных по различным вариантам

Компоненты текстуры Тип ориентировки Объемная доля, %

Сплав Двухступенчатый отжиг (маршрут № 1) Одноступенчатый отжиг (маршрут №2)

Бовв (011)<100> 6 8

(023)<100> (034)<100> рекристаллиза ционный 10 15

В95 Вэюс (113)<211> 6 -

Я (142)<П2> 5 -

Си (112)<111> деформацион ный - 2

Дополнительные ориентировки 22 31

Бестекстурная составляющая 51 44

Оовэ (011)<100> 6 18

ЬСю (023)<100> 10 19

Я (124)<2П> (142}<Ы2> рекристаллиза ционный 5 1

Д16 Вбюс (113)<2!1> (394)<6-56> 4 2

Р (011)<122> 2 1

5 (146)<211> деформацион ный 6 -

Дополнительные ориентировки 16 28

Бестекстурная составляющая 51 31

Однако, после двухступенчатого отжига (включающего скоростной нагрев на ЛНТО и последующий полный отжиг в садочной печи с медленным охлаждением) текстура Госса менее острая. Кроме нее присутствуют и другие ориентировки рекристаллизации, а также, наблюдается большее рассеяние текстуры (выше доля бестекстурной составляющей). Поскольку каждой ориентировке присуща своя анизотропия, наложение множества текстур приближает лист к трансверсально-изотропному состоянию (рисунок 9). Стандартный же, рулонный отжиг способствует преимущественному формированию только текстуры Госса, что делает лист резко анизотропным.

В таблице 4 приведены результаты определения средней величины зерна в готовых листах в сравнении с требованиями стандарта поставки. Результаты показывают, что двухступенчатый отжиг, включающий скоростной нагрев на линии непрерывной термообработки и полный отжиг в садочных печах с регламентированным охлаждением, позволил резко снизить размер зерна в обшивочных листах при механических свойствах, полностью соответствующих требованиям ОСТ 1-90070.

2-ступенчатый ; отжиг

рулонная печь

Рисунок 9. Изменение показателей анизотропии в листах В95 после различных вариантов отжига.

Таблица 4. Средний размер зерна в опытных и серийных партиях

Сплав, состояние поставки

В95 АМ

! В95 АМ

№

маршрута

№ партии

19062

Размеры листов, мм

2,0x1200x3000

19996 2,0x1200x3000

Требования ОСТ 1-90070

Д16 АМ

19049 2,0x1500x3000

22473 2,0x1200x3000

Требования ОСТ 1-90070

Средний размер зерна в основе, мкм

67

410

<200

36

267

<200

В заключительном разделе главы анализируется изменение предельного коэффициента обтяжки в зависимости от реальной многокомпонентной текстуры обшивочных листов, прокатанных по опытным маршрутам (см. рисунок 7, таблица 4).

Для расчета по формуле (16) ориентационные факгоры многокомпонентной текстуры определялись по следующему выражению

{Ш)(.тк )д{М/)(«™->

(20)

(ЛИ К к

где р' ' - объемная доля/-ой компоненты \hkl \uvn) .

д|ш)(и™) _ ориентационный фактор /-ой компоненты

В качестве примера в таблице 5 представлены результаты расчетов к"рбп1 лдя состава текстуры обшивочных листов Д16 после холодной прокатки и последующих вариантов отжига.

Расчеты, проведены для трех вариантов сочетания показателя напряженного состояния т и модуля упрочения п.

т = 0,1; п = 0,05; ш = 0,05; п = 0,1; т = 0,1; п = 0,1

Из таблицы видно, что наиболее благоприятный состав текстуры для повышения К"? и снижения фестонообразования формируется при скоростном отжиге.

Таблица 5. Компоненты текстуры, их ориентационные факторы Д', показатели анизотропии и значения обшивочных листов Д16 АМ

Ориентировка Объем. Ориентационн ые факторы Обобщенный показатель Показатели анизотропии Коэффициент обтяжки

доля д; д; 4,2 ^23 Чз, /*21 А Кпр2 К"р'

Д16, двухступенчатый отжиг (ЛНТО + садочные печи)

(011)<100> 0,06

(023)<100> 0,06

(034)<100> 0,04

(142)<1-12> 0,03

(124)<211> 0,02

(113)<211> 0,04 0,199 0,231 0,176 0,842 0,973 1,166 0,420 0,510 0,472 1,076 1,162 1,155

(146)<211> 0,06

(011)<3-П> 0,02

Дополнительные 0,16

Бестекстурная 0,51

Д16, одноступенчатый отжиг (медленный нагрев)

(011)<100> 0,18

(023)<100> 0,14

(034)<100> 0,05

(394)<6-56> 0,02

(011)<122> 0,01 0,167 0,243 0,165 0,866 0.877 1,328 0,392 0,500 0,480 1,064 1,151 1,145

(259)<-3-85> 0.01

Дополнительные 0,28

Бестекстурная 0,31

В целом проведенный анализ показывает, что в существующих производственных условиях повышение показателя предельного формоизменения и рациональная величина зерна обеспечиваются в обшивочных листах холодной прокаткой со степенью деформации свыше 50% и двухступенчатым отжигом, включающим скоростной нагрев.

Для дальнейшего повышения параметров формообразования обшивочных листов при обтяжке необходимо в составе текстуры увеличивать объемную долю ориентировок, способствующих повышению (см. рисунок 2).

В пятой главе приведены результаты опытно-промышленной апробации разработанных маршрутов изготовления обшивочных листов и оценка стабильности размеров зерна, механических свойств и анизотропии.

Основываясь на проведенной в данной главе серии промышленных экспериментов по влиянию параметров технологии изготовления листов на среднюю величину зерна, набор компонент текстуры и анизотропию свойств (таблица 6) разработана новая технология производства обшивочных листов из сплавов типа Д16 и В95, включающая следующие технологические режимы:

- нагрев и горячая прокатка по стандартным схемам;

- регламентированная холодная прокатка со степенью обжатия е > 50 %;

- скоростной отжиг: V > 8 °С/мин, Тмет = 410 - 420°С;

- полный отжиг в садочных печах: Т„ет =380 - 400°С, выдержка 10-30мин, охлаждение не более 30°С/час Таблица 6. Механические свойства, размеры зерна и степень фестонообразования

№ маршрута № партии Со,2, кгс/мм2 °в> . кгс/ммг 5,% Средний размер зерна в основе, мкм Средний размер зерна в плакировке, мкм Фестони стость

В95пч АМВ

1 37166 10,4-11,2 22,0-22,3 13,5-15,9 240 97 <1

2 18354 9,9-10,4 20,0-20,3 12,6-14,2 34 84 <1

3 29446 10,0-10,2 20,5-20,7 11,6-15,3 55 67 <1

4 серийная технология 2996 11,4-11,8 20,9-21,3 12,3-14,2 429 115 <1

5 17906 10,1-10,4 21,2-21,6 15,6-17,7 59 66 <1

Требов 1 ОСТ 1- ания 90070 < 14,5 <25,0 >10,0 <200 < 100 -

Д16ч АМВ

; 2 22953 17,6-19,2 13,7-20,7 40 88 <1

3 45850 9,4 17,3-17,6 15,5-20,8 50 ПО < 1

4 серийная технология 37442 17,0-17,5 14,4-20,5 300 125 <1

5 58070 6,8-7,2 16,8-17,1 21,6-24,2 38 53 < 1

Требования ОСТ 1-90070 - 15,0-24,0 > 10,0 <200 < 100 --

Результаты серийных испытаний листов после внедрения в производство новой технологии и статистическая оценка стабильности подтвердили в том числе соответствие выходных параметров обшивочных листов требованиям ОСТ 1-90070. В качестве иллюстрации на рисунках 10-11 представлена статистика распределения величины зерна и степени фестонообразования для партий листов, изготовленных по новой технологии.

20 -»0 60 80 100 120 140

I-и*» I

I--0"«* I

Ср ЗА> СР1 1Я сои 4^7

а б

Рисунок 10. Средний размер зерна в основе обшивочных листов типа В95пчАМВ (а) и типа Д 16ч АМВ (б), изготовленных по новой технологии

а б

Рисунок 11 Степень фестонообразования листов типа В95пч АМВ (а) итипа Д!бч АМВ (б)

Разработанная технология позволила получить экономический эффект 4,3 млн. руб. по следующим показателям:

- повышение выхода годной продукции на 5,0%;

- снижение себестоимости производства 1 тн. продукции на 8000 руб.

- увеличение объема производства листов на 150 тн в год.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

1) Структура и анизотропия свойств обшивочных листов из сплавов Д16ч и В95пч, широко применяемых в производстве летательных аппаратов, не отвечает современным требованиям по величине зерна, показателей анизотропии (цп) и параметров формообразования. В частности, расчетные

формулы для коэффициента обтяжки, не учитывают степень текстурирования обшивочных листов.

2) Теоретический анализ предельного формоизменения при обтяжке, выполненный на основе кристаллографического варианта теории пластичности, позволил получить формулы для расчета коэффициента обтяжки с учетом параметров текстуры листовых материалов.

3) На основе анализа комплексного влияния компонент текстуры и размера зерна на величину коэффициента обтяжки определены рациональные для формообразования сочетания параметров структуры, текстуры и анизотропии обшивочных листов из сплавов Д16ч и В95пч.

4) По результатам проведенных усталостных испытаний листов В95пч АТ2В с различной средней величиной зерна выявлено, что оптимальное сочетание значений СРТУ, Кус и МЦУ имеют листы с величиной зерна до 300 мкм.

5) Изучение изменения микроструктуры, текстуры и механических свойств лент из сплавов Д16 и В95 в процессе горячей прокатки позволило установить, что начиная с 3-й клети рекристаллизация в сплавах не проходит, а формируется преимущественно деформированная структура с преобладающими ориентировками типа 8 (618)<-1-21>, (592)<]-12>, (528)<-4-85>, что снижает возможности управления величиной зерна на этой стадии прокатки.

6) Результаты моделирования совместного влиияния на структуру листов степени деформации при холодной прокатке .температуры отжига и скорости нагрева показали, что формирование требуемой по стандарту величины зерна обеспечивается прокаткой со степенями обжатий е > 50% и отжигом со скоростью нагрева V > 8 °С/мин.

7) Установленые закономерности видоизменения состава компонент текстуры и показателей анизотропии в зависимости от маршрутов холодной прокатки и

16

режимов окончательного отжига обеспечивает принципиальную возможность управления формированием рационального состава компонент текстуры в обшивочных листах для обтяжки.

8) Результаты анализа проведенных промышленных экспериментов показали, что для повышения предельного формоизменения при обтяжке, выравнивания показателей анизотропии в плоскости листа и снижения средней величины зерна в обшивочных листах необходимо холоднокатаные листы (со степенью деформации е > 50 %) подвергнуть скоростному отжигу на J1HTO с последующим полным отжигом в садочных печах.

9) Разработана новая технология производства обшивочных листов с рациональным сочетанием величины зерна, механических свойств и анизотропии, включающая следующие основные режимы:

• нагрев и горячая прокатка по стандартным схемам;

• холодная прокатка со степенью обжатия s> 50 %;

• скоростной отжиг: v > 8 °С/мин, Т,,с,„ = 410- 420°С;

• полный отжиг в садочных печах: Тж„ =380 - 400°С, выдержка 10-30 мин, охлаждение не более 30°С/час до температуры 150°С (для сплава В95пч) или 260°С (для сплавов типа Д 16ч), далее - на воздухе.

10 Статистический анализ изменения параметров структуры и характеристик механических свойств и анизотропии обшивочных листов, изготовленных по новой технологии, подтверждает высокие показатели стабильности выходных параметров листов

ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЫ

В изданиях, рекомендованных ВАК:

1. Арышенский, В. Ю Выбор технологических параметров для снижения размера зерна в основе и плакировке обшивочных листов из алюминиевых сплавов [Текст]/ В.Ю Арышенский, А.Ф. Гречникова, A.M. Дриц, С М Соседков. // Технология легких сплавов - 2010 - №3. - С. 22-30.

2 Михеев, В.А. Совершенствование процессов формообразования обтяжкой оболочек двойной кривизны [Текст]/ В А Михеев, А.Ф. Гречникова, А.А Кузина //Известия СНЦРАН -2011.-Т 13 - №4 -С 217 - 224

3 Оводенко, A.M. Разработка математической модели распределения сил натяжения по ширине полосы при горячей прокатке в непрерывной группе стана 2800 [Текст]/ А М Оводенко, Е В Арышенский, А.Ф. Гречникова, Э.Д. Беглов // Известия СНЦ РАН. -2011. -Т. 13 - №6. - С 145-151

4 Дриц, А М. Характеристики трещиностойкости и сопротивления усталости листов из сплава В95пчАТ2 с разной величиной зерна [Текст]/ А М Дриц, Е. И Швечков, С М. Соседков, В В Телешов, Г Д Лебедев, В Ю. Арышенский, А. Ф. Гречникова // Технология легких сплавов. - 2011 - № 3 - С. 31 - 41

5 Арышенский, В. Ю Влияние параметров текстуры и структуры на предельное формоизменение обшивочных листов при обтяжке [Текст] / В.Ю. Арышенский, А.Ф. Гречникова, Я А Ерисов//Вестник СГАУ -2012. -№2 -С 143-149

6 Михеев, В.А Моделирование последовательной схемы формообразования обтяжкой обводообразующих оболочек двойной кривизны минимальной разнотолщинности [Текст]/ В А Михеев, Ю С. Клочков, A.A. Кузина, А.Ф. Гречникова, Д В. Савин // Вестник СГАУ -2012.- №6. - С 260 - 268.

Подписано в печать 19 февраля 2013 г Объем 1,0 п л. Тираж 100 экз

Отпечатано с готового оригинал-макета Самарский государственный аэрокосмический университет 443086, Самара, Московское шоссе, 34

Текст работы Гречникова, Анна Федоровна, диссертация по теме Технологии и машины обработки давлением

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Самарский государственный аэрокосмический университет имени академика С.П. Королева (национальный исследовательский университет)»

На правах рукописи

Гречникова Анна Федоровна

РАЗРАБОТКА РЕЖИМОВ ПРОКАТКИ ОБШИВОЧНЫХ ЛИСТОВ ДЛЯ ОБТЯЖКИ С РАЦИОНАЛЬНЫМ СОЧЕТАНИЕМ ПАРАМЕТРОВ СТРУКТУРЫ И АНИЗОТРОПИИ СВОЙСТВ

Специальность 05.02.09 - Технологии и машины обработки давлением

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук

00

со

Ю £

со 8

^ ^ Научный руководитель

^ Д.Т.Н., доцент

С^ Арышенский В.Ю.

Самара - 2013

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ..............................................................................................................5

1. АНАЛИЗ ИССЛЕДОВАНИЙ ПО ВЛИЯНИЮ РЕЖИМОВ ПРОКАТКИ НА СТРУКТУРУ И АНИЗОТРОПИЮ СВОЙСТВ ЛИСТОВЫХ ЗАГОТОВОК И ИХ ПОВЕДЕНИЮ ПРИ ФОРМООБРАЗОВАНИИ.............12

1.1 Анизотропия свойств листовых материалов: сущность явления и способы описания через технические показатели.............................................13

1.2 Краткая характеристика процессов обтяжки. Сортамент обшивочных листов......................................................................................................................20

1.3 Обзор исследований по влиянию структуры и анизотропии свойств заготовок на их поведение при формообразовании и эксплуатации...............28

1.4 Анализ исследований по влиянию режимов прокатки и термообработки на структуру, компоненты текстуры и анизотропию свойств алюминиевых листовых материалов............................................................................................38

1.4.1 Сплавы для обшивки самолетов: химический состав и основные свойства..................................................................................................................39

1.4.2 Влияние режимов прокатки и термообработки на среднюю величину зерна........................................................................................................................45

1.4.3 Влияние режимов прокатки и термообработки на текстурообразование и анизотропию свойств алюминиевых сплавов..................................................54

1.5 Выводы по главе...........................................................................................62

1.6 Цель и задачи диссертационной работы....................................................63

2. АНАЛИЗ КОМПЛЕКСНОГО ВЛИЯНИЯ ПАРАМЕТРОВ ТЕКСТУРЫ И ВЕЛИЧИНЫ ЗЕРНА НА ПРЕДЕЛЬНОЕ ФОРМОИЗМЕНЕНИЕ ОБШИВОЧНЫХ ЛИСТОВ ПРИ ОБТЯЖКЕ.....................................................65

2.1 Основные соотношения теории пластичности анизотропных (высокотекстурированных) материалов..............................................................66

2.2 Влияние компонент текстуры на устойчивость и предельный коэффициент обтяжки...........................................................................................72

2.3 Анализ совместного влияния параметров текстуры и величины зерна

обшивочных листов на предельное формоизменение при обтяжке................88

2.4 Выводы по главе...........................................................................................90

3. ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ СРЕДНЕЙ ВЕЛИЧИНЫ ЗЕРНА НА УСТАЛОСТНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ОБШИВОЧНЫХ ЛИСТОВ.............92

3.1 Исходные образцы и методика исследования...........................................92

3.2 Анализ результатов экспериментальных исследований..........................96

3.3 Выводы по главе.........................................................................................102

4. ИССЛЕДОВАНИЕ ЗАКОНОМЕРНОСТЕЙ ФОРМИРОВАНИЯ ПАРАМЕТРОВ СТРУКТУРЫ, ТЕКСТУРЫ И АНИЗОТРОПИИ ПРИ ПРОИЗВОДСТВЕ ОБШИВОЧНЫХ ЛИСТОВ ИЗ СПЛАВОВ ТИПА Д16Ч И В95ПЧ...................................................................................................................103

4.1 Анализ статистических данных по величине зерна и анизотропии свойств листов, изготовленных по серийной технологии...............................104

4.2 Исследование изменения размеров зерна в зависимости от режимов прокатки и отжига обшивочных листов из сплавов Д16ч и В95пч................111

4.3 Исследование влияния режимов прокатки и окончательного отжига на формирование компонент текстуры и анизотропии свойств обшивочных листов....................................................................................................................130

4.4 Анализ влияния вариантов состава многокомпонентной текстуры, полученной по опытным маршрутам, на предельный коэффициент обтяжки.................................................................................................................152

4.5 Выводы по главе.........................................................................................157

5. ОПЫТНО-ПРОМЫШЛЕННАЯ АПРОБАЦИЯ НОВЫХ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ РЕЖИМОВ ПРОКАТКИ ОБШИВОЧНЫХ ЛИСТОВ И ОЦЕНКА СТАБИЛЬНОСТИ РАЗМЕРОВ ЗЕРНА, МЕХАНИЧЕСКИХ

СВОЙСТВ И АНИЗОТРОПИИ..........................................................................159

5.1 Разработка опытно-промышленных маршрутов изготовления обшивочных листов с рациональным сочетанием параметров структуры и анизотропии свойств...........................................................................................159

5.2 Экспериментальное исследование стабильности параметров структуры и анизотропии свойств в листах, изготовленных по новой технологии........167

5.3 Выводы по главе.........................................................................................173

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ.....................................175

ОСНОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ..........................................................................178

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ..........................................180

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность работы. Современные технологии производства авиационной техники и сложные условия ее эксплуатации во всепогодных и всеклиматических условиях при резких перепадах температур и постоянных изменениях внешних силовых воздействий выдвигают новые, более жесткие требования к свойствам конструкционных материалов. В частности, это относится к обшивочным листам для обтяжки, изготовляемым прокаткой из высокопрочных алюминиевых сплавов типа Д16ч и В95 пч.

Уровень свойств конструкционных материалов, как известно, определяется химическим составом и сформированной в процессе производства структурой. Характерной особенностью структуры алюминия и его сплавов является то, что при стандартной технологии прокатки в листах формируется текстура, кристаллографическая ориентация (а следовательно, анизотропия) которой приводит в процессе формообразования к преимущественному развитию деформаций по толщине, быстрому утонению заготовок и разрушению.

Наглядным примером отрицательного влияния неблагоприятной текстуры и обусловленной ею анизотропии свойств является образование фестонов и разнотолщинность стенки детали при вытяжке. Аналогичные явления наблюдаются и при формообразовании анизотропных листов обтяжкой: снижается предельный коэффициент обтяжки, возникает разнотолщинность оболочки, ее чрезмерное утонение и локализованные разрывы.

Проблемам видоизменения состава компонент текстуры при прокатке и учета фактора анизотропии в технологических расчетах листовой штамповки посвящены многочисленные труды Ю.М. Арышенского, В.Ю. Арышенского, A.A. Бабарэко, Я.Д. Вишнякова, Г. Вассермана, В.Д. Головлева, Ф.В. Гречникова, И. Гревена, Г. Бунге, A.M. Дмитриева, В.Д. Дурнева, В.Д.

Кухаря, В.А. Михеева, B.C. Смирнова, А.Д. Томленова, В.В. Уварова, Р.Хилла, В.Ф. Шамрая, С.П. Яковлева, С.С. Яковлева, и др.

В ряде этих и других работ показано, что у заготовок с благоприятным составом текстуры, а, следовательно, и анизотропией свойств, повышаются показатели предельного формоизменения, устраняется разнотолщинность и фестонообразование, улучшаются эксплуатационные, например, усталостные характеристики [1 - 13].

Однако в большинстве выполненных работ анализ процессов формообразования анизотропных заготовок осуществлялся на основе феноменологической теории пластичности, в уравнения которой не входят характеристики текстуры. Вследствие этого, при анализе не учитываются реальные структура и свойства деформируемого материала, хотя именно они определяют параметры осуществления процесса и качество продукции.

Другой важнейшей структурной характеристикой обшивочных листов, оказывающей большое влияние на технологические и эксплуатационные характеристики изделий, является средний размер зерна в полуфабрикатах и деталях. Исследования И.Н. Фридляндера, В.Н. Мацнева, Л.Г. Комаровой, В.И. Елагина, Ю.М. Вайнблата, В.И. Ливанова, Л.Б. Бера, В.Г. Давыдова и других российских и иностранных специалистами [14 - 18], показали, что с измельчением зерна повышается предел текучести, предельные степени деформации, характеристики усталости, трещиностойкости и качество поверхности.

В связи с этим ФГУП ВИАМ выпустил изменение к действующему стандарту ОСТ 1-90070 на обшивочные листы марок Діб, Д16ч, 1163, В95пч и В95оч, в котором регламентируется размер зерна.

Из анализа литературных данных также видно, что в сложившейся практике исследовательских работ и промышленных экспериментов проблемы формирования текстуры и зеренной структуры в листовых материалах рассматриваются, как правило, отдельно и относятся либо к

выполнению требований по размеру зерна, либо - по параметрам текстуры и анизотропии свойств.

В связи с этим актуальными являются комплексные исследования изменения предельной деформации при обтяжке и характеристик усталости сплава в зависимости от параметров его структуры, и разработка технологических режимов прокатки, обеспечивающих формирование в обшивочных листах рационального сочетания величины зерна, состава компонент текстуры и анизотропии свойств.