автореферат диссертации по машиностроению и машиноведению, 05.02.13, диссертация на тему:Разработка инструмента и процессов получения вакуумированных пакетов и многослойных листов из разнородных титановых сплавов

Введение.

Общие соображения.

Глава 1. Обзор литературы.

1.1. Получение плоских слоистых композиционных материалов из титановых сплавов с прослойками титана и ниобия.

1.2. Основы промышленных технологий получения многослойных заготовок и листов.

1.3. Анализ теоретических исследований по установлению силовых и геометрических параметров изготовления плоских СКМ.

Выводы по литературному обзору.

Задачи исследования.

Глава 2. Экспериментальные исследования напряжений и деформаций при получении плоских слоистых композиционных материалов (ПСКМ).

2.1. Методика испытаний.

2.2. Материалы для исследования.

2.3. Методика изучения механических свойств титановых сплавов.

2.4. Оборудование и приборы.

2.5. Экспериментальные исследования качества соединения ниобиевого сплава НбЦУ и титанового сплава ВТ1-00 (технически чистый титан).

Глава 3. Условия формирования плотного физического контакта при получении многослойных плоских композиционных материалов.

3.1. Создание моделей технологических процессов получения слоистых композиционных материалов (СКМ) из неупрочняющихся металлов и выбор оборудования для формовки пакетов.

3.2. Экспериментальная проверка выбора силовых и геометрических параметров формовки моделей двухслойных СКМ на прессах и прокатных станах.

3.3. Выбор оборудования и разработка моделей технологических процессов получения слоистых композиционных материалов из упрочняющихся металлов.

3.4. Выбор геометрии пакета и оборудования для изготовления СКМ с заданной прочностью.

3.5. Отработка технологических режимов и выбор оборудования для изготовления плоских слоистых композиционных материалов с заданной геометрией пакета.

3.5.1. Получение СКМ из неупрочняющихся материалов.

3.5.2. Производство СКМ из упрочняющихся металлов для производства СКМ с заданной геометрией.

3.6. Устойчивость технологических режимов для повышения качества изготовления СКМ со стабильными прочностными и геометрическими характеристиками.

3.7. Исследование механических и реологических характеристик титановых материалов при диффузионной сварке пакетов для отработки конструкции технологического оборудования и получения качественных плоских СКМ.

3.8. Совершенствование теоретических основ повышения качества диффузионного соединения слоев СКМ и использование ниобия.

Глава 4. Совершенствование конструкции оборудования и методов получения качественных плоских слоистых пакетов из титановых сплавов.

4.1. Моделирование кромочного формоизменения получения вакуумплотного двухслойного пакета при одностороннем воздействии инструмента.

4.2. Моделирование двухстороннего процесса деформирования двухслойного пакета из титана ВТ1-0 и сплава ВТ5.

4.3. Разработка конструкции оборудования для двухсторонней формовки трехслойного пакета при изготовлении слоистого композиционного материала (СКМ).

4.4. Усовершенствование конструкции оборудования с односторонним воздействием инструмента на заготовки для моделирования кромочного эффекта при изготовлении трехслойного пакета.

4.5. Исследование динамической устойчивости прессового инструмента и оборудования при прессовании слоистых композиционных материалов.

4.6. Совершенствование прочностного расчета инструмента для прессования плоских многослойных композиционных материалов.

Глава 5. Методика проектирования конструкции многослойных плоских пакетов из титановых сплавов и технология их изготовления.

Общие соображенияРазвитие специальных отраслей техники вызвало необходимостьрасширения сортамента новых материалов. Появились разнообразный сплавытитана, и возникла потребность в создании технологии и оборудования дляполучения многослойных листов из разных титановых сплавов с применениемпрослоек из титана марки ВТ1-0 и ниобия. К моменту постановки работ посозданию нового класса многослойных материалов в мировой и отечественнойнауке и практике был накоплен определенный опыт в области получениявысокопрочных соединений из титановых сплавов [1].Глава! Обзор литературы

Выводы по работе

1. Экспериментально установлены особенности диффузионного соединения в пакет титановых сплавов с прослойками технически чистого титана и уточнены реологические характеристики титановых сплавов в зависимости от относительных деформаций, скоростей деформации и температуры.

2. Разработаны и экспериментально проверены модели технологических процессов получения плоских многослойных композиционных пакетов из неупрочняющихся и упрочняющихся титановых материалов.

3. Разработаны технологические режимы и осуществлен выбор оборудования для изготовления плоских слоистых композиционных пакетов из титановых сплавов с заданными геометрическими и прочностными характеристиками.

4. Разработаны основы процесса технологической устойчивости при прокатке многослойных пакетов из титановых сплавов.

5. Установлены реологические характеристики плоских многослойных пакетов из титановых сплавов, позволяющих уточнить параметры упругой разгрузки, времени релаксации напряжений и прочностные параметры диффузионного соединения.

6. Разработана и экспериментально проверена конструкция инструмента для внедрения кромочного эффекта при получении плоских двух и трехслойных пакетов из титановых сплавов с уменьшенным в три раза уровнем упругих деформаций и времени снятия упругих нагрузок, что значительно повышает качество пакетов и их эксплутационные свойства.

7. Разработана конструкция демпфирующего устройства к пуансону для устранения динамических нагрузок между слоями пакета при отходе прессового инструмента.

8. Разработана методика прочностного расчета основных узлов пресса для диффузионного соединения слоев в пакете с учетом динамических нагрузок.

9. Оптимизированы режимы изготовления слоистых композиционных материалов из титановых сплавов. I ч

1. Крупин А.В., Павлов И.М. и др. Прокатка в вакууме тугоплавких металлов и биметаллов. Цветметинформция. М., 1966, с.99.

2. Смирнов B.C., Александров А.А., Шибанов JI.A. Установки для прокатки металлов в вакууме и в среде инертных газов. Труды ЛПИ, №238, 1964.

3. Ульянов А.А. и др. Цветные металлы, 1963, №3, с. 74-76.

4. БринзаВ.Н., Лепенин B.C. Цветные металлы, 1965, №12, с. 77-79.

5. Голованенко С.А. и др. Сборник трудов института качественных сталей ЦНИИЧЕРМЕТ. в.42. Металлургия, М, 1965, с. 5-9.

6. Дерибас А.А. Физика упрочнения и сварки взрывом. Новосибирск, «Наука», 1980, с. 220.

7. Эрлих А.И., Соломоник Я.Л., Ульянов А.С. Способ изготовления вакуумированных пакетов диффузионной сваркой. ТЛС, июнь 1983, М. ВИЛС.

8. Крупин А.В., Павлов И.М., Кобелев А.Г. и др. Научные труды МИСиС, NLXV, М., Металургия, 1972, с. 100-109.

9. Смирнов B.C. и др. Получение биметаллов горячей прокаткой в вакууме. 1965, Труды ЛПИ, с. 22-27.

10. Кобелев А.Г., Потапов И.Н., Кузнецов Е.В. Технология слоистых металлов. М., Металлургия, 1991, 248с.

11. Полухин П.И., Гун Г.Я., Галкин A.M. Сопротивление пластической деформации металлов и сплавов. М., Металлургия, 1983, с. 352.

12. Аркулис Г.Э. Закономерности совместной пластической деформации разнородных металлов. Сб. научных трудов Магнитогорского горнометаллургического института, вып. 14. Металлургиздат, 1958.

13. П.Кузнецов Е.В., Кобелев А.Г. Биметаллы: современная технология и применение. Сборник научных трудов.

14. Аркулис Г.Э. К теории расчета влияния межслойного трения на совместное пластическое сжатие разнородных металлов. Теория прокатки. Материалы конференции по черной и цветной металлургии. Гостехиздат. М., 1962, с. 224-233.

15. Губкин С.И. Теория обработки металлов давлением. М. Металлургиздат, 1947.

16. Ковлев С.И., Корягин Н.И., Ширко И.В. Напряжения деформации при плоской прокатке. М., Металлургия, 1982, с. 256.

17. Король В.К., Гильденгорн М.С. Основы технологии производства многослойных металлов и сплавов. М., Металлургия, 1970.

18. Аркулис Г.Э., Дорогобид В.Г. Теория пластичности. М., Металлургия, 1987, с. 325.

19. Голованенко С.А., Меандров Л.В. Производство биметаллов. М., Меаллургия, 1966.

20. A.Kelly and G.J.Davies. Met. reviews, 1965, Vol.10, p. 1.

21. A.G.Atkins and A.S. Weinstrein. Int. J Mech. Sci., 1970, Vol.12, p. 641.

22. W.A. Backofen. Deformation Processing. Addison Wesley Publishing Company Readng, Massachusetts, 1972.

23. Целиков А.И., Топлеков А.Д., Зюзин В.И., Третьяков А.В., Никитин Г.С. Теория прокатки. Справочник, М.: Металлургия, 1980, 335с.

24. Сборник. Полуфабрикаты из титановых сплавов / Под редакцией М.З. Ерманка, М.: ВИЛС, 1996, стр. 160-169.

25. Глазунов С.Г., Моисеев В.И. Конструкционные титановые сплавы, М.: Металлургия, 1974, 367 с.

26. Лукашкин Н.Д., Король В.К. Опыт получения биметалла сталь Х18Н10Т-титан. Сб. Промышленные биметаллы, ВИЛС ОНТИ, 1970.

27. Чарухина К.Е., Голованенко С.А. и др. Биметаллические соединения, М.: Металлургиздат, 1970.

28. Красулин Ю.Л. Взаимодействие металла с полупроводниками в твердой фазе, М.: Наука, 1971, 119 с.

29. Райт Е.С., Левит А.П. Композиционные материалы с металлической матрицей. Пер. с английского М.: Машиностроение, 1978 стр. 49-110.

30. Соколовская Е.М., Гузей Л.С. Физика-химия конструкционных материалов , М.: МГУ, 1978.

31. Казаков Э.С. и др. Диффузионная сварка титана, М.: Металлургия, 1977.

32. Лукашкин Н.Д., Соломоник Я.Л., Винокуров А.Я. Диффузионное соединение слоев в трехслойных заготовках Nb-Ti-Nb. Технология металлов, №3, 2005, стр. 12-13.

33. Гегузин А.Е. Физика спекания, М.: Наука, 1984, 311 с.

34. Сторожев М.В., Попов Е.А. Теория обработки металлов давлением, М.: Машиностроение, 1971, 424 с.

35. Королев А.А. Механическое оборудование прокатных и трубных цехов, М.: Металлургия, 1987, 480 с.

36. Губкин С.И. Теория обработки металлов давлением, М.: Металлургиздат, 1947,410 с.

37. Шаталов Р.Л., Кохан А.С., Шиманаев А.Е. Особенности расчета уширения металла при горячей прокатке полос цветных металлов, 2002, № 1, стр. 117-124.

38. Лукашкин Н.Д., Кохан Л.С., Устинова JI.M., Лукашкин А.Н. Методика выбора технологических параметров прокатки листовых алюминиевых композиционных материалов, Производство проката, №3, 2005, стр. 2933.

39. Гун Г.Я. Теоретические основы обработки металлов давлением, М.: Металлургия, 1980,456 с.

40. Безухов Н.Н. Основы теории упругости, пластичности и ползучести, М.: Высшая школа, 1961, 537 с.

41. Лукашкин Н.Д., Кохан Л.С., Винокуров А.Я., Соломоник Я. Л. Моделирование кромочного формоизменения для получения вакуумплотного двухслойного композиционного материала. Сб. трудов МГВМИ и Союза Кузнецов, Выпуск №4, М.: 2004, стр. 301-307.

42. Лукашкин Н.Д., Кохан Л.С., Винокуров А.Я., Соломоник Я.Л. Моделирование двухстороннего процесса деформирования при получении двухслойного композиционного материала. Сб. трудов МГВМИ и Союза Кузнецов, Выпуск №4, М.: 2004, стр. 292-301.

43. Лукашкин Н.Д., Кохан Л.С., Винокуров А.Я., Моделирование двухстороннего сжатия трехслойного пакета при изготовлении композиционного материала Сб. трудов МГВМИ, М.: 2005, стр. 96-110.

44. Лукашкин Н.Д., Кохан Л.С., Винокуров А.Я., Моделирование кромочного эффекта при изготовлении трехслойного композиционного пакета. Сб. трудов МГВМИ, Выпуск 5, М.: 2005, стр. 100-103.

45. Лукашкин Н.Д., Кохан Л.С., Соломоник Я.Л, Винокуров А.Я. Реологические параметры композиционные материалов Сб. трудов МГВМИ, Выпуск 5, М.: 2005, стр. 298-300.

46. Соломоник Я.Л, Винокуров А.Я. и др. Патент РФ № 2147998 по заявке 991125 85 от 08.06.1999 «Слоистый жаропрочный композиционный материал». Опубл. 27.04.2000.

47. Лукашкин Н.Д., Соломоник Я.Л., Винокуров А.Я. Патент №2266183 по заявке №2004120473/02 от 06.07.2004 «Способ получения многослойныхзаготовок и листов из разнородных титановых сплавов». Опубл. 20.12.2005.к