автореферат диссертации по металлургии, 05.16.05, диссертация на тему:Исследование, разработка и освоение эффективной технологии изготовления штампованных поковок дисков из титановых сплавов на гидровинтовых прессах

На правах рукописи

Для с-луже " го пользования

Экз. &

Довбня Анатолий Анатольевич

ИССЛЕДОВАНИЕ, РАЗРАБОТКА И ОСВОЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОЙ ТЕХНОЛОГИИ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ШТАМПОВАННЫХ ПОКОВОК ДИСКОВ ИЗ ТИТАНОВЫХ СПЛАВОВ НА ГИДРОВИНТОВЫХ ПРЕССАХ

Специальность 05.16.05 Обработка металлов давлением

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Екатеринбург - 1995

Работа выполнена на кафедре обработки металлов давлением Уральского государственного технического университета - УПИ и в АООТ "Верхнесалдинское металлургическое производственное объединение".

Научный руководитель - заслуженный деятель науки и техники РФ, доктор технических наук, профессор Смирнов В.К.

Официальные оппоненты: член-корреспондент академии инженерных

наук РФ, доктор технических наук, профессор Вайсбурд P.A.,

кандидат технических наук, старший научный

сотрудник Дядюк В.Б.

Ведущее предприятие- АО "Уральская кузница" г. Чебаркуль, Челябинской обл.

РР ОТ

Защита диссертации состоится ^• в

14 ч. 45 мин в ауд Мт-421 на заседании диссертационного совета К 063.14.02 в Уральском государственном техническом университете - УПИ.

Ваш отзыв, заверенный печатью организации, просим направлять по адресу: 620002, г. Екатеринбург, К-2, УГТУ-УПИ, ученому секретарю совета университета. Справки по телефону (343-2) 44-85-74.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Уральского государственного технического университета.

Автореферат разослан сг с" Я /19 95 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, кандидат технических наук, доцент

Ю.Н.Логинов

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Основным направлением развития авиацион- • ной промышленности в настоящее время является создание конкурент-носпособной продукции как для внутреннего, так и для внешнего рынка. Это выдвигает на первый план задачи экономии материалов, повышения ресурса, надежности и других качественных характеристик изделий. Поэтому разработка новых научно-обоснованных металлосберегаю-1Цих технологий изготовления штампованных поковок дисков газотурбинных двигателей (ГТД) летательных аппаратов является актуальной задачей .

Цель работы. Теоретическое обоснование и разработка эффективной технологии производства штампованных поковок дисков газотурбинных двигателей из двухфазных титановых сплавов на современных гидровинтовых прессах (ГВП). Для достижения этой цели необходимо было решить следуюцие задачи:

- на основе исследования энергосиловых параметров ГВП разработать методику расчета усилия и уровня дозирования энергии при гтамповке;

- исследовать неравномерность деформации при осадке заготовок на ГВП и разработать исключающие всестороннюю ковку способы получения заготовок с мелкозернистой однородной структурой;

- построить математическую модель деформированного состояния при штамповке поковок дисков на ГВП и на ее основе разработать методику проектирования предварительных переходов;

- разработать и освоить новые металлосберегаюгцие технологичес-•сие процессы штамповки поковок дисков.

Научная новизна. Получены новые данные о работе ГВП, позво-1яющие составить энергетический баланс работы пресса с учетом работы формоизменения при штамповке поковок, работы упругой деформа-дин элементов пресса с учетом энергии на гидрореверс ползуна. Уста-

новлени для двухфазных титановых сплавов области проявления линий I интенсивного течения металла, приводящие к браку штампованных поковок дисков, в зависимости от накопленной степени деформации сдвига и температуры деформации при штамповке на ГШ.

Показано, что интенсивное измельчение исходной грубозернистой

структуры у заготовок сплавов Вт8 и ВтЗ-1 при деформации на ГВП за

один ход пресса происходит в температурном интервале Тпл + 20 С со

-1

скоростью деформации 0,5-5 с и степенью деформации 75-80%. Экспериментально обоснованы способы получения близкой к равномерной деформации при подготовке заготовок для штамповки поковок дисков. Разработана математическая модель деформированного состояния металла при штамповке поковок дисков на ГВП, позволяющая определять размеры исходной заготовки, форму и размеры переходов при штамповке дисков, а также степень деформации сдвига в контрольных точках.

Практическая ценность. Разработана методика исследования энергосиловых параметров ГВП по кинематике движения ползуна. Разработана методика расчета необходимых усилий и уровня дозирования энергии ГВП при штамповке, используемая при проектировании технологических процессов. Обоснованы спосооы подготовки заготовок для штамповки поковок дисков с однородной и мелкозернистой структурой путем создания оптимальных температурво-деформационных условий и применения специальных фигурных штампов. Применены самораскрывающиеся штампы для малоотходной штамповки на ГВП поковок дисков из двухфазных титановых сплавов.

Реализация результатов работы. На основе разработанных методик проектирования и способов подготовки заготовок с мелкозернистой структурой внедрены в производство 18 технологических процессов штамповки поковок дисков. Для двух наименований поковок дисков применены самораскрывающиеся штампы для малоотходной штамповки.

Внедрение результатов работы позволило повысить стабильность и

) уровень механических свойств, увеличить ><Ш в среднем с 0.29 до 0.37 и получить экономию металла 340 т в год. Обший экономический эффект от внедрения результатов работы составил 3560 тыс. руб. (зз ценах 1992 года). Долевой эффект автора составил 1068 тыс. руб.

Апробация работы. Основные положения работы были доложены и обсуждены на 9-й отраслевой научно-технической конференции молодых специалистов. Чебаркуль. 1981 г.; 8-й научно-технической конференции Уральского политехнического института им. С.М.Кирова "Повышение эффективности способов получения металлов и сплавов, создание новых материалов, технологий и машин, улучшения качества металлопродукции", Свердловск, 1Э88 г.; региональной научно-технической конференции "Уральское отделение АЯ СССР - г.Каменск-Ур1ЛЬскому", Каменск-Уральский, 1990 г.; научно-технической конференции "Обязательная и добровольная сертификация систем и продукции металлургического производства", Челябинск, 1993 г.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 10 печатных работ, получено 3 авторских свидетельства СССР на изобретения.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, 4-х глав, выводов, изложена на 127 страницах машинописного текста, содержит 20 таблиц, 75 рисунков, 5 приложений, библиографический список, включающий 183 наименования.

1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА

Штампованные поковки дисков ГТД изготавливают из двухфазных титановых сплавов ВтЗ-1, Вт8, Вт9, Вт25 и др. горячим деформированием на молотах и гидравлических прессах.

Традиционная технологическая схема производства штампованных поковок дисков включает переработку слиткоз диаметром 420-В50мм на прутки диаметром 140-290мм ковкой или прокаткой. Мерные заготовки, полученные из обточенных прутков, подвергают всесторонней ковке

для проработки структуры, затем осаживают до необходимой высоты. Далее заготовки штампуют. Полученные поковки проходят термообработку и обточку на металлорежущих станках.

Традиционная технология имеет ряд существенных недостатков, основными из которых являются большая трудоемкость подготовки заготовок для штамповки, отсутствие гарантии стабильной и достаточной проработки структуры, особенно при всесторонней ковке. Кроме того, технологические возможности применяемого для штамповки оборудования не позволяют существенно повысить коэффициент использования металла, уровень и стабильность механических свойств поковок, определяющих надежность и ресурс ГГД.

Обзор литературных источников показал, что для получения точных штампованных поковок дисков высокого качества целесообразно применение гидровинтовых прессов, оснащенных средствами механизации. Такие прессы фирмы Навепс1еуег установлены в кузнечно-прут-ковом цехе АООТ "ВСМПО".

Ориентация на применение гидровинтовых прессов, опыт их освоения и обзор литературных источников предопределили содержание и задачи настоящей работы.

2. ИССЛЕДОВАНИЕ ЭНЕРГОСИЛОВДХ ПАРАМЕТРОВ ШТАМПОВКИ НА

ГИДРОВИНТОВЫХ ПРЕССАХ

При разработке технологического процесса штамповки на ГВП необходимо знать изменение скорости ползуна и усилие в процессе деформации , величину энергии, запасаемой активными массами пресса при разгоне в сопоставлении с работой, расходуемой на деформацию. С целью определения этих параметров были проведены эксперименты по осадке на ГВП усилием 56 и 63 МН цилиндрических заготовок из различных титановых сплавов. Осадка производилась на плоских шлифованных бойках.

Скорость ползуна, достигаемая при разгоне во время очередного раоочего хода, регистрировалась в зависимости от уровня дозирования энергии пресса. Показано,что скорость поступательного движения ползуна можно рассчитать для любого уровня дозирования энергии Ьэ по формуле

и

М = 0,7

(_, э тах

где 0,7 - скорость ползуна (м/с), при которой достигается максимально возможная энергия активных масс 1,э тах.

Потери энергии на реверс ползуна исследовали двумя способами: при холодном ударе малой мощности и в процессе осадки высоких цилиндрических заготовок одинакового размера на плоских Сойках. Работа торможения ползуна Ат определяется величиной тормозного крутящего момента и углом поворота винтового шпинделя пресса, которому соответствует путь торможения ползуна 5т. Следовательно, АТ

= ¡ЦБт,

Ч иЬ э шах

где Ч м - механический КПД во время рабочего хода, К., - некоторый коэффициент пропорциональности, в нашем случае К =0,07. Для определения Зт необходимо учитывать путь запаздывания Зз , определяемый временем запаздывания tз, которое связано с быстродействием системы переключения гидромоторов на реверс и является постоянной характеристикой данного пресса. Путь запаздывания Бз = tз Усз, где Усз - средняя скорость на пути запаздывания. Путь торможения Эт = Нв - Зз, где Нв - высота установки путевого выключателя от линии смыкания отбойных планок пресса.

Изменение скорости ползуна в процессе деформации определяется затратами энергии на все статьи ее расходования: упругую деформацию, пластическую деформацию, гидрореверс.

Результаты экспериментов по осадке заготовок с регистрацией энергосиловых параметров позволили построить зависимости уровня до-

а

зированной энергии от величины соответствующего им абсолютного об-катия заготовок, а также кривые изменения скорости ползуна в процессе деформации, соответствующие этим зависимостям.

Все это позволило оценить соответствие результатов измерения усилий и уровня дозирования энергии на ГВП. Для установления этого соответствия необходимо работу пластической деформации, рассчитываемую по измеренным в опыте усилиям и обжатиям, сопоставить с той частью дозируемой энергии, которая расходуется на деформацию заготовки. Расчеты работы деформации были выполнены для всей программы исследований. Были определены также соответствующие пластической деформации значения энергии пресса.

С использованием результатов экспериментального исследования энергосиловых параметров пресса решены следующие задачи:

1. Разработана методика исследования энергосиловых параметров ГВП по кинематике движения ползуна, основанная на использовании совершенных электронных устройств для регистрации пути и скорости ползуна, а также усилия деформации во время рабочего хода пресса и последующей их математической обработки. Методика позволяет определить коэффициент заполнения графика рабочего хода 1р для конк-

я

ретного типа штампуемых изделий, который необходим при расчете потребного уровня дозирования энергии; установить соотношение энергии, расходуемой на пластическую деформацию заготовку) и упругую деформацию системы "машина-штамп" с одной стороны и только на упругую деформацию системы "машина-штамп" после завершения пластической деформации заготовки при смыкании штампов по зеркалу. Это позволяет установить оптимальный уровень дозирования энергии, необходимый для деформации конкретной заготовки; построить график изменения скорости ползуна при рабочем ходе и рассчитать по нему график изменения усилий в зависимости от пути ползуна или нарастающего обжатия заготовки; определить фактическую жесткость конкретного пресса.

| 2. Разработана методика расчета потреоной энергии и усилия при

штамповке на ГВП.

3. Предложено для повышения стойкости штампов изготавливать их из сталей с более высоким уровнем термомеханических свойств: ЭИУ5В (4Х5В2ФС), ДИ22 (5ХЗВЗМФС) или ДИЗЗ (4Х4ВМФС).

4. Построены номограммы для определения минимально возможной толщины полотна при штамповке дисков на ГВП, которые могут быть использованы для назначения напуска на полотне" при разработке чертежа штампованной поковки диска.

3. СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ ПОЛУЧЕНИЯ ЗАГОТОВОК ДЛЯ ШТАМПОВКИ ПОКОВОК ДИСКОВ

Для определения характерных особенностей пластического течения металла при деформации на ГВП были проведены экспериментальные исследования с целью проверки влияния различных Факторов на неравномерность деформации и неоднородность структуры в объеме заготовки, а также изучения условий возникновения недопустимой локализации деформации, приводящей к браку штампуемых изделий.

Исследования проводили при осадке на плоских бойках цилиндрических заготовок из сплавов Вт8 и ВтЗ-1 с различным соотношением диаметра к высоте заготовки (В/Н = О,35 1,9) и неодинаковой исходной структурой. Было изучено влияние на неравномерность деформации и неоднородность структуры температуры, степени и дробности деформации, промежуточных подогревов, масштабного фактора, структуры исходных заготовок и режимов охлаждения после деформации.

Все осаженные заготовки разрезали по диаметральному (осевому) сечению, затем готовили по этому сечению макрошлиф. Качественная оценка характера течения металла оыла основана на результатах мак-роструктурного анализа. Для количественной оценки неравномерности деформации использовали следующие показатели: объемный показатель

бочкообразности, показатель перехода боковой поверхности на контактную и показатель относительной высоты локальной зоны интенсивной деформации. Для исследования деформированного состояния осаженных заготовок использовали штифты из материала основной заготовки, имеющие более мелкозернистую структуру. После осадки на осевом макрошлифе определяли размеры искаженной координатной сетки в высотном и радиальном направлениях. Для расчета деформированного состояния на ЭВМ была разработана программа.

Анализ результатов исследований позволил сделать следующие выводы:

1. Осадка в плоских бойках на ГВП характеризуется несколько большей степенью нергшномерности и неоднородности структуры, чем осадка на ПВМ. Причинами этого являются: меньшая скорость деформации, влияющая на развитие процессов упрочнения и разупрочнения; большая продолжительность (в 1,5-2раза) времени контакта поверхности заготовки с инструментом, что приводит к большему подстыванию поверхностных слоев деформируемого металла.

2. Установлены для двухфезных титановых сплавов области проявления линий интенсивного течения металла, приводящие к браку штампованных поковок дисков, в зависимости от накопленной степени деформации сдвига и температуры деформации при штамповке на ГВП.

3. Обнаружено интенсивное измельчение исходной грубозернистой

структуры сплавов Вт8 и ВтЗ-1 в результате деформации на ГВП за

один ход пресса в температурном интервале Тпп + 20 с со скоростью -1

деформации 0,5 - 5 с , степенью деформации 75 - 80% и последующим охлаждением в воде.

На основании полученных результатов разработан способ подготовки заготовок, защищенный двумя авторскими свидетельствами (1295772 и 14521741.

4 . Для получения на ГВП заготовок для штамповки поковок дисков

в й + р -оеласти с однородной структурой необходимо изыскание спо-сооов повышения равномерности деформации за счет изменения схемы напряженно-деформированного состояния при осадке и создания таких температурно-деформационных условий, которые олагоприятны для рекристаллизации с< и фаз.

С этой целью было проведено физическое моделирование штамповки в сменных бойках различной конфигурации (плоских, конических выпуклых и вогнутых) с использованием пластилина. Было реализовано 6 различных вариантов подготовки заготовок из пластилиновых цилиндрических образцов, собранных из дисков различного цвета с впрессованными в торцевые поверхности кольцевыми слоями, образующими в осевом разрезе координатную сетку. Это позволило для определения эффективности того или иного варианта проводить расчеты деформированного состояния. Наиболее эффективными с точки зрения уменьшения неравномерности деформирования оказались варианты 4 и 5 подготовки заготовок в выпукло-вогнутых бейках (рис. 1). Эффективность этих способов проверена в промышленных условиях, для чего были сконструированы и опробованы специальные штампы. Способ подготовки заготовок в выпукло-вогнутых бойках по варианту 5 защищен авторским свидетельством на изобретение * 142701.

4. ПРОЕКТИРОВАНИЕ И ВНЕДРЕНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ ШТАМПОВКИ ПОКОВОК И ДИСКОВ

Классификация штампованных поковок дисков. Разработана классификация штампованных поковок дисков с использованием основных конструктивных элементов (ступицы,обода и соединяющего их полотна), а также соотношений геометрических размеров этих элементов. В классификации представлены 4 группы штампованных поковок дисков, разбитые на подгруппы, которые учитывают технологические особенности штамповки поковок.

Вариант 4

Вариант 5

Рис. 1 Варианты получения заготовок для штамповки дисков

Теоретическое исследование формоизменения при штамповке пою вок дисков. Математическая модель деформированного состояния ni штамповке поковок дисков разработана на основе применения вариащ онного принципа минимума полной мощности. Рассмотрим решение зада' на примере штамповки поковки диска III группы, представленной кла< сификации (рис. 2). При построении кинематически возможного по. скоростей приняты следующие допущения: материал жестко-пластичен кий; течение металла достаточно медленное (силы инерции пренебреж] мо малы); напряжение трения на всех контактных поверхностях один, ково и определяется условием t = ^ Тs, где - показатель трени: - предел текучести металла на сдвиг.

V / / / / / / / / /

Рис. 2 Форма геометрического очага деформации при штамповке поковок дисков 111 группы

В силу симметрии рассматривали четвертую часть очага деформации. Для зоны I приняли допущение о постоянстве скорости высотной

деформации , поэтому из соотношения & = -г- = С. получили

« ^ гг 1

скорость

ъ = - JL

скорость движения инструмента.

Скорость ij. в I зоне определили из условия несжимаемости

Эг

Ъг

1 v

= О при U.. = О: \Jp =---г •

|ГЬ0 2 h

Компоненты тензора скоростей деформации составили: 1

»ft

3L. fc =_LX, * = * = ь

h W 2 h PZ * Szf

h

В зоне II такхе = тогда = С^ 2 + С5 . Зона

перемещается как жесткое недеформируемое тело ср скоростью . У-

скорость неизвестна и сила использована _ при определении минимуг

функционала полной мощности как варьируемый параметр. С учетом гр;

ничных условий . = тТ и 1Г . = 0 находим 1Г, - ^ -\г=(1 1г.о Ь

I й

Из условия несжимаемости и граничного условия \У-. = V ~

получили

Компоненты тензора скоростей деформаций для II зоны составили

В зоне II существуют нейтральное сечение при Г" = Як, в которо: ром "О- =0. Положение этого сечения можно определить, есл:

Г\г=К„ ¡г

в выражение Т1г для зоны 11 подставить условие ^ = 0.

15

Тогда получим Rk - R

N

Для зоны III при £ - const и граничных условиях 13,, = -ТГ «г )z= Ii

и \Г . =Q получим TJ =- В этой зоне также существует нейтраль-

но г Ii m

ное сечение при Г = Rh, в котором \J„, = О. Учитывая это усло-

\ Г= R н

вие и условие несжимаемости, определили Ur :

'с(''-•!)]•

Положение нейтрального сечения в III зоне нашли иэ условие

По с

ции:

'н'Ч.,, : «--^(«.-О г

функциям Uj и Ур получили компоненты тензора скоростей деформа-

гг 1 г»

^гг ^rip ~ 0 •

Для выбранного поля скоростей составляющие полной мощности де-

рмации N„ определили по следующим формулам:

Мощность внутренних сил NgH = JJ'J'^s ^^ ^ > 1—-- V

Мощность сил среза на границах I и II зоны, .. .. ___ .

III и IV зоны Ncp = JJ4S \-о; - Uz|dS , где ^ и

Мощность сил среза на границах I и II зоны, II и III зоны, а

ка-

V

«тельные составляющие скорости перемещения частиц металла с внут-:нней и наружной стороны поверхности среза Sep.

Мощность сил трения в зонах I и III УТр = JJ^^s l^s 1^5, ie tfs - скорость скольжения металла относительно инструмента де->рмации.

Учитывая, что высота деформируемой заготовки уменьшается на осматриваемом шаге деформации на величину Д h = \Гд"Ь (где Д t -•одслжительность шага деформации), а приращение высоты заполнения ■ны IV в конце шага деформации д h^ = ^ Д t, приращение Дh, стало [рьируемым параметром, которое отыскивалось из условия минимума годности деформации d ^j { d ( й К,) - 0 . Реиение этого уравнения Lno реализовано на ЭВМ.

Кинематически возможное поле скоростей и составляющие мощности формации для остальных вариантов очага деформации были определены алогично.

Методика проектирования переходов штамповки поковок дисков, я расчета исходной заготовки. а также определения формы и разме-в переходов штамповки поковок дисков был разработан и реализован ЭВМ алгоритм, в основу которого положены результаты теоретичес-го исследования формоизменения при штамповке.Исходной информацией ляются размеры штампованной поковки диска, характеристики, титано-

вого сплава. из которого изготавливают поковку,и термомеханические режимы штамповки.

В общем случае методика расчета сводится к следующему. Используя чертеж окончательной штамповки, упрощается контур поковки с учетом условия постоянства объема. Решается обратная задача на ЭВМ с заданным шагом деформации. В результате расчета получают размеры заготовки и степень деформации сдвига в контрольных точках на каждом шаге деформации, а также суммарную степень деформации сдвига за весь путь деформирования. Сравнивая суммарную степень деформации ] сдвига в контрольных точках с критической, определяемой по карте областей проявления линий интенсивного течения (эти карты построены по результатам экспериментальных исследований неравномерности деформации на ГВП для всех исследуемых сплавов), можно найти количество переходов штамповки и размеры переходов. Уточняется форма переходов штамповки. Определяется в каждом переходе усилие штамповки и уровень дозирования энергии по методике, представленной в настоящей работе.

Для проверки правильности назначения формы переходов и их уточнения можно использовать программу расчета на ЭВМ, решая задачу в прямом направлении.

Применение самораскрывающихся штампов для малоотходной штамповки. В работе предложена методика технологического проектирования и конструирования штампов для малоотходной штамповки поковок дисков, по которой решаются следующие задачи: обоснование выбора предварительных (заготовительных) переходов штамповки; принятие конструктивной схемы штампа в зависимости от принадлежности поковки к той или иной группе классификации штампованных поковок; определение конструктивных размеров самоустанавливающегося элемента, а также потребного для штамповки усилия.

Разработка и внедрение технологических процессов штамповки поковок дисков на ГВП. Технологические процессы разработаны для всех 4-х групп предложенной классификации штампованных поковок дисков. Расчет предварительных переходов штамповки производили на ЭВМ. Потребные усилия штамповки и уровень дозирования энергии определяли по методике, предложенной в работе.

Для поковок первых 3-х групп классификации был разработан технологический процесс подготовки заготовок с помощью выпукло-вогнутых штампов, который включает следующие операции: нагрев мерных заготовок в электрической печи с вращающимся подом до температуры Р -области (1050-1070°С); осадка; кантовха заготовки на 180а и последующая осадка; охлаждение заготовки на воздухе; нагрев заготовок в печи до температуры о< + j} -области (Тпп-30®С); ссадиа; кантовка заготовки на 180* и осадка; кантовка заготовки на 180е и калибровка на плоских вставках в дополнительном ручье. Операции осадки осу-аествлялись в выпукло-вогнутом штампе за один ход пресса.

Осадка при температуре J5 -области позволила существенно и равномерно измельчить макроструктуру заготовки, а последующая осадка в с* + р -области подготовить микроструктуру. Для лучшего измельчения макроструктуры на J3 -деформацию приходилось до 60% от общей степе-зи деформации заготовки. Штамповка поковок дисков из подготовленных •аким образом заготовок производилась за один или два перехода при ■емпературе с* ■+ р -области (Тпп - 30 ± 10°С).

Для штамповки поковок диска ДГ17 бил сконструирован специаль-ый предварительный штамп, позволивший получить более равномерную роработку структуры во всем объеме поковки диска.Для окончательной тамповкм был спроектирован штамп с самоустанавливающейся обоймой, то позволило повысить коэффициент весовой точности с 0.216 до 0,28 о сравнению с аналогичной поковкой, полученной на ПВМ. Кроме того, м^ньшена масса каждой заготовки на 1,7 кг за счет уменьшения облоя

1а

по сравнению с открытой штамповкой этого диска на ГВП.

Для штампованных поковок IV группы разработан технологическ процесс подготовки заготовок с помощью фигурного штампа типа "б бочка", который реализовывал вариант 4, представленный на рис Этот процесс состоит из следующих операций: нагрев мерных заготов< до температуры р -области (1050 - 1070°С); осадка заготовки в ф1 гурном штампе за один ход пресса; охлаждение на воздухе. Нагр* заготовок до температуры Ы + р -области (Тпп - 30 ± 10°С). осах ка в калибровочном штампе за один ход пресса. Штамповка поковс дисков из подготовленных таким образом заготовок производилась з один переход в окончательном штампе при температуре с< + -облает (Тпп - 30 ± 10°С).

Новые технологические процессы штамповки покозок дисков^ на ГВ позволили повысить коэффициент тесовой точности в среднем на 24% уменьшить массу исходных заготовок на 0,5 - 1,3 кг по сравнению < технологическими процессами штамповки поковок дисков на ПВМ. Кром* того, уменьшена трудоемкость последующей механической обработки н< 5 - 10%. Сравнительный анализ показал, что на поковках дисков, полученных на ГВП, б^ и КС(/ находятся на том яе уровне, что и полученные на ПВМ, а $ и Ф больше на 1;6 и 3% соответственно. Разброс механических свойств на поковках дисков, полученных на ГВП, нг 20-25% меньше, чем полученных на ПВМ. Количество брака при штамповке на ГВП почти в 3 раза меньше, чем на ПВИ и, кроме того, отсутствует орак по структуре и механическим свойствам.

5. ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

1. Предложена методика экспериментального исследования энергосиловых параметров ГВП по кинематике движения ползуна, которая использована при разработке методики расчета потребной энергии и усилий при штамповке поковок на ГВП.

2. Разработана программа расчета деформированного состояния металла с помощью метода координатных сеток, позволяющая произвести количественную оценку эффективности того или иного способа деформации .

3. Предложены карты областей проявления линий интенсивного течения для исследуемых сплавов, позволяющие определить критическую степень деформации для различных режимов деформирования.

4. Разработаны способы подготовки заготовок, применяемых для штамповки поковок дисков, позволяющие получать мелкозернистую равномерную структуру во всем объеме заготовок. Способы защищены тремя авторскими свидетельствами.

Ь. Предложена классификация штампованных поковок дисков, учитывающая их конструктивные особенности и технологические особенности штамповки на ГВП.

6. Решена задача расчета деформированного состояния при штамповке поковок дисков, математическая модель которого была разработана на основе применения вариационного принципа минимума полной мощности. На основе этого решения разработана методика проектирования переходов штамповки поковок дисков, которая реализована на ЭВМ.

7. Обоснована методика технологического проектирования и конструирования штампов с самоустанавливающимися элементами для закрытой малоотходной штамповки поковок дисков.

8. Разработанные и внедренные в серийное производство технологические процессы штамповки поковок дисков из двухфазных титановых сплавов на ГВП показали большую надежность и стабильность, чем при штамповке на ПВМ. Поковки дисков имеют более высокий уровень механических свойств, более однородную мелкозернистую структуру,для штамповки требуется меньший расход металла.

Общий экономический эффект от внедрения разработок .составил

3 Ь6С> тыс. рублей в ценах 1992 года. Долевой эффект автор; 1 06Ö тыс. рублей.

Способы подготовки заготовки с мелкозернистой односторош структурой нашли отражение в отраслевой директивной технолог "Производство дисков и валов кованых и штампованных из титанов сплавов" (ТИ 92-13/27-87 К

Диссертация является научной квалификационной работой, в кот< рой выполнены научно-обоснованные технологические разработки эффе! тивной технологии изготовления штампованных поковок дисков из дау> фазных титановых сплавов, обеспечивающие решение важной прикладис задачи совершенствования металлосберегающей технологии изготовлени деталей ГТД летательных аппаратов.

Основное содержание диссертации опуоликовано в следующих работах:

1. Исследование энергосиловых параметров гидровинтовых молото] / А.Н.Леванов, В.К. Смирнов, A.A. Довбня и др. // Известия вузов Машиностроение. 1988. N4. с. 113-118.

2. Чистяков Н.И., Довбня A.A., Харлампиев А.Е. Неравномерное!1! распределения деформаций при осадке цилиндрических заготовок из титановых сплавов // Авиационная промышленность. 1968. N8. с. 43-44.

3. Производство дисков и валов кованых и штампованных иэ те тановых сплавов. ТИ 32-13/27-87 / А.А.Шацкий, О.П.Евменов, А.А.Довбня и др. // М.: ВИЛС. 36с.

4. Определение потребной энергии при штамповке на гидровинтовых прессах / А.Н. Леванов, C.B. Харитонин, A.A. Довбня и др. //Повышение эффективности способов получения металлов и сплавов, создание новых материалов, технологий и машин, улучшение качества металлопродукции: Тезисы 8-й научно-технической конференции УПИ им. С.М.Кирова. Свердловск. 1988. с.47.

5. Довбня A.A. Влияние сложности геометрической формы деталей

на КИМ при изготовлении штампованных заготовок. //9 отраслевая научно-техническая конференция молодых специалистов. Тезисы докладов. М.: ВНЛС, 1981. с. 39.

6. Довбня A.A., Ануфриев Е.А. Система кодирования графической информации о детали. // Сб.: Вопросы авиационной науки и техники. Сер. Технология легких сплавов, 1985. выл.2. с. 38.

7. Влияние сложности геометрической формы детали на КНМ при изготовлении штампованных заготовок / A.A. Довбня, Е.А. Ануфриев, В.В. Старших, В.К. Катая // Плавка и обработка легких сплавов. Тезисы докл. научн.-техн. конференции. ВСМПО, 1983. с.80.

8. Влияние сложности геометрической формы детали на КИМ при изготовлении штампованных заготовок / A.A. Довбня, В.В. Старших, В.К. Катая, Е.А. Ануфриев // Сб.: Вопросы авиационной науки и техники. Сер. Технология легких сплавов. 1985. вып.2. с. 31.

9. A.C. 1295772 СССР.МКИ С 22 F1/18. Способ обработки двухфазных титановых сплавов / И.И. Новиков, И.Л. Федоров, A.A. Довбня и ар. 1985.

10. A.C. 1452174 СССР.МКИ С22 F1/18. Способ обработки дисков 43 титановых сплавов / И.Л. Федоров, A.A. Довбня, В.К.Портной и др. L987.

11. A.C. 1594794 СССР.МКИ В21 JI/04, В21 К1/32. Способ штамповки несимметричных изделий / А.А.Довбня, В.К.Смирнов, В.К.Катая и др. L989.

12. Совершенствование штамповки дисков из титановых сплавов ¡утем интенсификации деформации заготовок в выпукло-вогнутых ко-|усных бойках /А.А.Довбня, В.К.Смирнов. С.В.Харитонин, А.Н. Леванов '/ Технология легких сплавов, июль 1991. ДСП.

13. Определение требуемой энергии активных масс при штамповке а гидровинтовых молотах / А.Н. Леванов, В.К. Смирнов, C.B. Хари-онин. A.A. Довбня //Кузнечно-штамповочное производство. 1994. N10. . 10.