автореферат диссертации по обработке конструкционных материалов в машиностроении, 05.03.05, диссертация на тему:Сверхпластическая формовка листовых заготовок с регулированием утонения стенок

На правах рукописи

Селедкин Сергей Евгеньевич

¿01,

СВЕРХПЛАСТИЧЕСКАЯ ФОРМОВКА ЛИСТОВЫХ ЗАГОТОВОК С РЕГУЛИРОВАНИЕМ УТОНЕНИЯ СТЕНОК

Специальность 05.03.05 - Технологии и машины обработки давлением

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Тула 2006

Работа выполнена на кафедре "Механика пластического формоизменения" в ГОУ ВПО "Тульский государственный университет"

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор

Яковлев Сергей Петрович

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Калпин Юлий Григорьевич

кандидат технических наук, старший научный сотрудник Цепин Михаил Анатольевич

Ведущая организация: ОАО "Тульский научно-исследовательский

технологический институт"

Защита диссертации состоится '¿^^ноября 2006 г. в О « на заседании диссертационного совета Д 212.271.01 при ГОУ ВПО "Тульский государственный университет" по адресу: 300600, г. Тула, ГСП, пр. Ленина, 92.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГОУ ВПО "Тульский государственный университет".

Автореферат разослан " />3" октября 2006 г.

Ученый секретарь диссертацио совета

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Прогресс в машиностроении в значительной степени определяется разработкой новых и совершенствованием существующих технологий изготовления изделий различного назначения. Существенная доля деталей в различных отраслях машиностроения изготовляется обработкой давлением и, в частности, методами листовой штамповки.

Использование традиционных методов получения изделий листовой вытяжкой с утонением стенки отличается большим количеством операций и переходов с необходимостью определения технологических усилий процесса на каждом из них, оценки кинематики течения металла на каждой операции и стойкости технологической оснастки. Для этого требуются методы точного прогнозирования формоизменяющих операций, учитывающие силовые и кинематические параметры на каждом этапе нагружения.

Внедрение в технологическую практику современных методов математического и компьютерного моделирования дает возможность получить точную картину распределения полей напряжений и деформаций по объему заготовки и определить размеры, форму и утонение стенки в любой момент формоизменения листовой заготовки, а также ресурс ее деформационной способности. Такой подход позволяет обосновать создание наиболее рационального оборудования и специальной оснастки, обеспечивающих высокую точность и качество получаемых изделий, значительную экономию основных и расходных материалов. Подготовка новых производств с использованием математического моделирования ускоряет внедрение новых технологических процессов получения ответственных изделий.

Одним из эффективных путей решения задач формообразования листового материала из малопластичных сплавов является использование процессов пнев-моформовки (ПФ) листовых заготовок в состоянии сверхпластичности (СП). Разработка эффективных технологий изготовления высокоточных корпусных изделий, куполообразных оболочек, элементов защитных и несущих конструкций авиакосмической техники методами сверхпластической формовки (СПФ) требует создания эффективных научно обоснованных методов управления толщиной листового материала при формообразовании тонкостенных оболочек различной геометрической формы.

Актуальной задачей СПФ является снижение разнотолщинности стенок при вытяжке корпусных изделий сложных геометрических форм, что позволит расширить возможности технологических процессов изготовления высокоточных изделий и существенно повысить качество их геометрических характеристик при общем снижении себестоимости. Решение этой задачи возможно на основе научного обоснования методов СПФ с регулированием утонения стенок полых изделий в процессе их формоизменения.

Настоящая работа, посвященная решению указанной задачи, выполнена в базовой лаборатории кафедры "Механика пластического формоизменения" Тульского государственного университета.

Работа выполнена в соответствии с грантом Президента РФ на поддержку

ведущих научных школ на выполнение научных исследований (гранты № НШ-1456.2003.8 и № НШ-4190.2006.8), грантом РФФИ № 04-01-00378 «Теория формоизменения мембран и тонколистовых заготовок из анизотропного трудноде-формируемого материала в условиях кратковременной ползучести» (2004-2006 гг.) и научно-технической программой Министерства образования и науки Российской Федерации «Развитие научного потенциала высшей школы (2006-2008 гг.)» (проект № РНП 2.1.2.8355 «Создание научных основ формирования свойств изделий общего и специального назначения методами комбинированного термопластического деформирования материалов»).

Цель работы. Обеспечение требуемой точности геометрических характеристик полых осесимметричных изделий, получаемых сверхпластической формовкой из листовых труднодеформируемых материалов, в том числе переменной толщины стенки по заданному закону.

Для достижения указанной цели в работе требовалось решить следующие задачи:

- разработать математическую модель процесса пневмоформовки в режиме сверхпластичности полой осесимметричной оболочки из листа;

- установить качественные и количественные закономерности формирования утонений в листовой заготовке при свободной СПФ и СПФ в матрицу;

- выработать научно обоснованные рекомендации по регулированию утонения стенки заготовки в процессе ее формоизменения.

Методы исследования. Теоретические исследования процессов СПФ выполнены с применением основных положений механики деформируемого твердого тела, теории пластического течения и базируются на использовании прямого вариационного метода решения краевых задач ОМД, метода конечных элементов и численных методов математики.

Автор защищает.

1. Предложенную математическую модель процесса пневмоформовки листовой заготовки в режиме сверхпластичности и разработанную на ее основе методику инженерного анализа процессов СПФ полых осесимметричных изделий.

2. Установленные режимы деформирования листовой заготовки с регулированием утонения стенки в процессе формоизменения, способствующие снижению разнотолщинности в готовом изделии.

3. Уточненные технологические режимы СПФ с регулированием утонения стенки при производстве сложнопрофильного корпусного изделия из алюминиевого сплава АМгб с учетом технических и технологических ограничений на процесс формообразования.

Научная новизна работы состоит в следующем:

Создана математическая модель процесса пневмоформовки в режиме сверхпластичности, включающая возможность регулирования утонения стенки с помощью тормозящих элементов различной формы, которая позволила установить количественные и качественные характеристики распределения утонений в изделии при свободном формоизменении или штамповке в матрицу заданной формы, а также выявить закономерности влияния технологических параметров

процесса СПФ с применением тормозящих элементов на характер распределения утонений в процессе формоизменения.

Практическая ценность:

1. Разработаны средства, позволяющие ускорить технологическую подготовку производства СПФ осесимметричных оболочек с улучшенными показателями разностенности изделия, включающие прикладное программное обеспечение с автоматизированной подготовкой данных и обработкой получаемой расчетной информации, способствующее внедрению компьютерных технологий в практику проектирования технологических процессов листовой штамповки и существенному повышению производительности труда.

2. Предложены технологические рекомендации, усовершенствованная конструкция установки и формообразующей оснастки с комбинированным нагревом для практической реализации процессов СПФ листовых заготовок из трудноде-формируемых конструкционных материалов.

Реализация работы:

1. Разработанные расчетные методики анализа формообразования и рекомендации по сверхпластической формовке оболочек использованы при разработке конструкторско-технологических решений для изделий ракетной и космической техники на ФГУП «НПО машиностроения» (Московская обл., г. Реутов) с экономическим эффектом, полученным за счет повышения прочности изделий на 10 ... 15 %.

2. Результаты исследований включены в разделы лекционных курсов «Новые виды ОМД» и «Механика процессов пластического формоизменения»; отдельные материалы и результаты научных исследований использованы при подготовке студентов, бакалавров и магистрантов.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы и результаты исследований докладывались на международных молодежных научных конференциях: «Гагаринские чтения» (в 2002, 2004,2005 и в 2006 гг.); на научно-технической конференции молодых специалистов, аспирантов и студентов «Техника XXI века глазами молодых ученых и специалистов», (Тула, 2000г.); международной научно-технической конференции «Автоматизация: проблемы, идеи, решения», Тула, 14-15 октября 2004 г.; ЗМНТК-2005 «Молодежь России -науке будущего» (Ульяновск, 1 октября - 31 декабря, 2005 г.) и на ежегодных НТК профессорско-преподавательского состава Тульского государственного университета (г. Тула, 2000-2006 гг.).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 12 научных работ, общим объемом 2 пл..

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, заключения, списка используемой литературы и приложения, содержит 119 страниц машинописного текста, 125 рисунков, 3 таблицы; библиографический список из 146 наименований на 15 страницах и приложения на 2 страницах. Общий объем составляет 198 страниц.

Автор выражает искреннюю благодарность д.т.н., проф. Е.В.Панченко за оказанные консультации при выполнении работы, критические замечания и рекомендации.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность рассматриваемой в работе проблемы, указана ее научная новизна и практическая значимость., а также кратко раскрыто содержание разделов диссертации.

Первая глава посвящена обзору основных процессов деформирования материалов в режиме сверхпластичности. Основное внимание уделено процессам сверхпластической формовки сложных изделий и оболочек из листовых конструкционных материалов на основе алюминия, магния, меди и титана. Рассмотрены основные теоретические и экспериментальные исследования процессов пнев-моформовки в режимах сверхпластичности, методы их анализа и расчета основных технологических параметров, технологические возможности формообразования сложнопрофильных изделий.

Важный вклад в изучение эффекта сверхпластичности и его использования в процессах ОМД внесли отечественные и зарубежные ученые: А.А.Бочвар, Я.М.Охрименко, О.М.Смирнов, М.Х.Шоршоров, А.П.Гуляев, О.А.Кайбышев, И.И.Новиков, О.Шерби, Д.Холт, Г.Корнфилд, Ф.Джовани, В.Бэкофен и другие.

Вопросы теории и технологии сверхпластической формовки сложнопрофильных изделий из листовых конструкционных материалов получили развитие в трудах О.М.Смирнова, М.А.Цепина, И.П.Ренне, Е.ВЛанченко, О.В.Гука, А.С.Анищенко, Д.Холта, У.Джонсона и других исследователей. Анализ результатов этих работ позволил установить основные проблемы, возникающие при разработке технологических процессов формообразования сложных изделий и их эффективной реализации в промышленном производстве.

Отмечено, что серьезные положительные результаты практического использования сверхпластической формовки тонкостенных оболочек и изделий сложного профиля связаны с большим количеством экспериментальных исследований, временными и материальными затратами на опытную отработку новых технологий, что увеличивает расход основных и вспомогательных материалов и общие энергозатраты.

Отмечено также, что процессы пневмоформовки с закрепленным фланцем характеризуются значительной разнотолщинностью стенки, что в конечном итоге сильно влияет на качество геометрических характеристик получаемого изделия. Указывается на актуальность применения методов теоретического анализа процессов ПФ, в том числе, численного решения технологических задач высокоточным методом конечных элементов (МКЭ).

Отсутствие научно-обоснованного подхода к построению задач моделирования формоизменения с установлением взаимосвязи между технологическими параметрами и изменением толщины стенок изделий при различных способах торможения и интенсификации деформации в заданных областях заготовки снижает эффективность решения проблемы в целом.

Выполненный обзор теоретических и экспериментальных работ позволил сформулировать цель и задачи исследований.

Вторая глава посвящена разработке варианта моделирования процессов СПФ листовых заготовок базирующегося на вариационном принципе теории пластичности и методе конечных элементов.

Рассматриваемые задачи сверхлластического формоизменения реализуются при очень малых скоростях деформирования, поэтому принимается гипотеза о квазистационарном характере течения материала. К характерным особенностям относятся изотермические условия и активное нагружение, поэтому при моделировании объемными силами пренебрегаем. Определяющим фактором процессов СПФ является скорость деформации поэтому постановка задачи осуществлена в варианте скоростей перемещений точек среды.

Базовая система уравнений, включает в себя следующие соотношения:

- дифференциальные уравнения равновесия

<Ху-у=0, (1)

где а у - компоненты тензора напряжений;

- соотношения связи компонентов тензора скоростей деформации с компонентами вектора скорости перемещения V,-

(2)

Из предположения о несжимаемости материала при СПФ вытекает дополнительное уравнение для компонент тензора скорости деформации

£,= 0. (3)

Уравнения связи кинематических параметров из уравнений (2) и (3) и силовых параметров из уравнений (1) приняты в форме

= ^ у > (4)

где $у - компоненты девиатора напряжений, а коэффициент Л в соответствии с

гипотезой единой кривой определяется по характеристикам простого нагружения

Л = 2£и/3аи, (5)

где I;и и аи соответственно интенсивности скоростей деформаций и напряжений.

Уравнение состояния материала при деформировании в условиях СП

°и=<ГиК£и)- (6)

Граничные условия при решении задач СПФ распадаются на силовые:

<ту • «у = на части поверхности Sf, (7)

и на кинематические:

VI = vz• на части поверхности , (8)

где р1 - компоненты распределенной силы; V* - заданные компоненты вектора скорости перемещения.

В случае смешанных граничных условий на поверхности с трением 55 принимается условие непроницаемости для скоростей = 0, где уп - компонен-

та скорости, нормальная к граничной поверхности. Тангенциальные к поверхности силы трения определяются в этом случае с помощью принятого закона трения

(9)

где т — фактор трения, г5 - сопротивление материала пластической

деформации.

Решение сформулированной выше системы интегро-дифференциальных уравнений эквивалентно минимизации функционала полной мощности в следующей формулировке:

\*и£ис19+ \ гк\у3.\с18 + а\{£и)2аЭ- ¡/¡У(ЫЗ=>тт, (10)

3 3 Б/

где |у5| - модуль скорости скольжения заготовки по поверхности матрицы; 3 -пластически деформируемый объем материала; а _ большая положительная константа. При такой постановке третий член в функционале играет роль стабилизирующего члена по методу функций штрафа.

При адаптации рассмотренного подхода к решению осесимметричных задач соответствующие выражения представляются в следующей матричной записи:

[Кэл]=[в]ттв14и={с}т[вЬУ,

(П)

' Ь, 0 0 Ък 0" "1 0 0 0 "

¿¿у к 0 Ъ/г С1 0 0 Nj.fr Ч 0 0 Мк/г ск 0 ; И- 0 0 1 0 0 1 0 0

с1 Ъг С3 Ск Ък 0 0 0 У2_

{сГ=[1 1 1 оЪЫ-Ьп

уГк \2к | - узловые компоненты

скоростей перемещений в направлении осей г и г; Nj, - функции

формы треугольного симплекс-элемента, - площадь треугольника /Д.

После подстановки выражений (11) в (10) и соответствующих преобразований получим систему нелинейных алгебраических уравнений вида

_ММ=М, (12)

где МВ(2/3)К [^эл^л/(2/3)ЫГ[^эл]{г}^+2аг||5Г{с}]({с}ГИ)/5; 3 &

Линеаризация выполняется путем замены первого члена в [ЛТ] выражением

(2/3)-(сгы/(^м)/_1)|[^эл]с/19, где индексом /-1 помечена величина, взятая с пре-&

дыдущего шага расчета при поэтапном решении задачи.

После соответствующей подстановки получим разрешающую систему линейных алгебраических уравнений в следующей записи:

ИМ={*}> (13)

где

м- £ {§ ^

£ - общее число КЭ; Р п Н - число элементов, к сторонам которых приложены соответственно поверхностная нагрузка и напряжение трения.

Решение системы алгебраических уравнений (13) должно быть согласовано с обеспечением сверхпластического скоростного диапазона, который формально задается неравенством

^пт^^тах (14)

Это достигается варьированием силовых граничных условий, вследствие чего происходит формирование программы управления процессом.

Решение нестационарной задачи сводится к следующей последовательности действий. Весь процесс разбивается на дискретные шаги по времени Л/. На каждом шаге решения задачи отыскивается такой глобальный вектор узловых скоростей перемещений, чтобы выполнялось условие минимума функционала (10) и условие заданного скоростного диапазона (14) для выбранной области, которая на каждом шаге решения может уточняться. Например, из нее могут быть исключены элементы, аппроксимирующие часть заготовки, вошедшей в контакт с матрицей и т.д.

В соответствии с изложенным подходом для осесимметричной задачи был разработан алгоритм решения и программный комплекс, включающий в себя следующие необходимые компоненты: автоматизированную подготовку данных, в том числе, разбиение области решения задачи на конечные элементы, расчетный модуль и модуль автоматизированной обработки и графической визуализации результатов вычислений.

Основные параметры расчетной конечноэлементной модели (число КЭ, тип разбивки на элементы, оптимальный шаг по времени Л/, значение константы а и некоторые другие) определялись в численных экспериментах при решении тестовых задач, например, при решении задачи раздачи тонкостенной сферической оболочки внутренним давлением. В частности, анализ искажения геометрической формы сферы, определяемого величиной (аг —а2)1 а2 (аг и а2 - отношение Л//?0 вдоль осей г иг соответственно), показал, что при деформации, равной 30 % этот параметр изменяется от 0,69 % при 32 КЭ до 0 % при 512 КЭ, что подтверждает возрастание точности решения с ростом числа конечных элементов. На

рис. I показано изменение относительного объема сферы (выполнение условия несжимаемости) при различных значениях параметра а (1 - а=104; 2 - сг=10б; 3 -а=108).

Адекватность разработанной модели СПФ подтверждена сопоставлением результатов численных расчетов геометрической формы и распределения утонений вдоль образующей изделий типа «полусферический купол», «стакан», «двухступенчатый стакан» с аналогичными геометрическими параметрами тех же образцов, полученных на экспериментальном оборудовании в условиях сверхпластичности и рассчитанных ° И Рис 115° 200 с аналитическим методом. Расхождение не превышает 4-8%.

Третья глава работы посвящена исследованию на основе разработанной математической модели процессов пневмоформовки в режиме СП полусферических оболочек и деталей типа «стакан».

Численное исследование формовки куполов при свободной выдувке выполнялось для типовых конструкционных материалов (алюминиевые сплавы АМгб, АМгЗ, АМц, латунный - Л63 и титановый - ВТбс), реологическое

поведение которых описывалось уравнением состояния сги = . Исходные данные для расчета: радиус матрицы Км = 125 мм; начальная толщина листовой заготовки 80 = 1 мм.

Форма купола при различных значениях относительной высоты Н=И/И (Л — высота купола, Я — радиус основания в плане) при изменении параметра Н в диапазоне 0,25^ Н <,1 близка к сферическому сегменту. При Н=1 отклонение составляет ~ 3 %.

Распределение накопленной деформации вдоль образующей для исследованных материалов при Н=1 меняется почти линейно в диапазоне 0,2... 1,35 для АМгб, АМгЗ, Л63; 0,15...1,58 для АМц и 0,35...0,9 для ВТбс. При этом распределение радиальной деформации вдоль образующей показывает резкое нарастание утонения стенки изделия даже при относительно небольшой глубине штампуемого полусферического рельефа. Характер и степень нарастания утонения практически не зависят от материала, а зависят только от величины Н.

Полученные результаты позволяют также утверждать, что при свободной формовке купола выбранные для исследования материалы можно характеризовать общим параметром «несущей способности» до разрушения, определяемым критическим значением деформации в радиальном направлении в вершине купола.

Зависимость относительной толщины стенки изделия при свободной формовке купола от параметра Н и ее распределение вдоль образующей заготовки при Н— 1 на примере материала Л63 показанГ на рис. 2. Из графиков следует, что разнотолщинность возрастает с ростом Н и имеет максимальное значение в полюсе купола. Для рассмотренных материалов максимальное утонение в вер-

шине купола, вычисленное по формуле X — [(50 -5тщ)/5'о]-100, имеет значение от 67 до 79 %. При этом, например, для АМгб, толщина стенки в вершине купола на 43,5 % меньше, а вблизи основания на 39,3 % больше среднего значения (рис. 3). Кроме абсолютного минимума толщины изделия в полюсе наблюдается локальный минимум вблизи защемления фланца.

Сверхпластическая формовка листовой заготовки имеет место в случае выполнения условия (14), которое обеспечивается при соответствующем выборе технологического усилия. Расчеты показали, что при на-гружении постоянным давлением происходит значительное изменение скорости деформации в процессе формоизменения (почти на два порядка), поэтому невозможно обеспечить условие (14) по скорости деформации.

В связи с этим был разработан алгоритм определения оптимального газостатического режима давления, при котором реализуется условие (14) для конкретного материала. В процессе расчета это условие представлялось в виде

+ Л2, где - скорость деформации, при которой коэффициент скоростного упрочнения имеет максимальное значение (для АМгб Зх 1(Г3 с"1); 4=/12=2х кг4 с1.

На рис. 4 показан вариант нагружения, обеспечивающий формоизменение купола до значения относительной высоты Н= 1 с постоянной скоростью деформации. В этом случае сопротивление деформированию существенно ниже, чем в режиме с постоянным давлением, но при этом требуется непрерывная регулировка приложенного давления по строго определенной программе (кривая Р на рис. 4). Для осуществления этого на практике требуется создание сложной системы управления процессом.

При расширении разрешенного диапазона изменения скорости деформации (например, при Д=1,25х 103 с"1 и 10"3 с'1, что для алюминиевого сплава

АМгб соответствует диапазону скоростей деформации, в котором коэффициент скоростного упрочнения т £0,3) приемлемым с точки зрения соблюдения условия СП оказывается ступенчатое давление, форма которого приведена на рис. 5, при этом интенсивность скоростей деформации <£и будет иметь вид, также показанный на этом рисунке.

Рис. 2

6 2 э, < >4 5» Г

ж Л НФк ж тк 7*

35^0 Эср/Эо эз/го Эг/Эо 31Л50

Р.Х .............................. ....................

О 0,1 0.2 0.Э 0,4 0.5 0.6 0,7 О,* О.» н

Рис. 3

г ——■—■—----—————■ ■ ■—■ ■ ■—........ и^ил 1 л о .............................. ......... ■ ; 1

О «О 100 160 200 250 С I 0 50 100 150 200 260 300 360 с X

Рис. 4 Рис. 5

При изучении процесса СПФ деталей типа «стакан» рассматривались различные условия трения на контактирующих поверхностях. При сопоставлении результатов расчетов с данными, полученными в эксперименте, установлено хорошее соответствие при реализации кинематических граничных условий по схеме «прилипание» (Эксперимент проводился в условиях сухой, хорошо обезжиренной поверхности матрицы). Сравнивалось распределение утонений вдоль образующей заготовки и конечный радиус скругления при переходе от боковой стенки к днищу заготовки при одних и тех же условиях нагружения. Для каждого случая определялся оптимальный газостатический режим нагружения.

Расчеты показали, что при формовке цилиндрических стаканов утонение стенок больше, чем у куполов, даже если высота стакана меньше высоты купола. Так, например, при Я =0,5 величина 5/5"о в полюсе купола для АМгб составила -0,72, а у стакана при том же самом значении Н в месте скругленного перехода боковой стенки в дно ~0,32.

Таким образом, проведенный анализ технологических возможностей СПФ листовых заготовок позволил качественно и количественно оценить величину утонения стенок и получить картину его распределения в различных точках получаемого изделия.

Четвертая глава посвящена исследованию СПФ листовых заготовок с управлением процессом формирования разнотолщинности в заданном направлении. Управление разнотолщинностью осуществлялось путем торможения течения на участках с максимальным утонением и интенсифицирования течения на соседних с ними участках. Рассматривались различные формы тормозящих элементов.

А. Реверсивная пневмоформовка с торможением полусферической пробкой.

Принципиальная схема оснастки для такой пневмоформовки приведена на рис. 6, расчетная схема (для первого перехода) - на рис. 7. В процессе вычислений при контакте заготовки с тормозящим элементом граничные условия учитывались по схеме прилипания.

При достижении на первом переходе заданной глубины кольцевого рифта, определяемой геометрическим параметром Ь, направление приложенной силы менялось на противоположное, в результате чего происходило выворачивание заготовки с последующим оформлением до заданной конфигурации.

Переход I

|Р0 Р>Р(

Р* = 43р

Рис. 6

Рис. 7

в/Бс 0.» о,* 0,7 0.6 0,5 0,4 0,1 0,2

/ I

.-■/Л

3

— 2 1

•--------

0,2

Расчет выполнялся до значения параметра Н= 1. В качестве технологических параметров взяты радиус сферической поверхности пробки Яп и глубина рифта Ь. Варьируя этими величинами можно управлять процессом формирования разнотолщинности. В частности, на рис. 8 представлено распределение утонений в полусферическом изделии (материал АМгб, ^=0,125 м; 5()=1 мм) при значении 6=15 мм: Яп-50 мм (кривая 1), Д„=200 мм (кривая 2) и /г„=400 мм (кривая 3). При указанных сочетаниях величин Ъ и Кп кривая 2 показывает наличие значительной области равномерной деформации, прилегающей к вершине купола. Для сравнения здесь же представлено распределение утонений при свободной выдувке (кривая 4). Сопоставление результатов расчета, представленных кривыми 2 и 4 показывает, что утонение в вершине купола уменьшилось на 41 % (в абсолютных значениях толщина стенки в вершине купола составила 0,44 мм по сравнению со значением 0,25 мм для случая свободной выдувки без применения тормозящего элемента).

Таким образом, изменение радиуса тормозящего элемента приводит к существенному перераспределению утонений вдоль образующей сферического купола.

Аналогичный подход применен для анализа влияния глубины рифта на окончательное распределение утонений в изделии. Даны рекомендации по выбору оптимального сочетания указанных технологических параметров по критерию получения максимальной зоны равномерной деформации в вершине купола.

Б. Реверсивная пневмоформовка с торможением цилиндрическим вкладышем.

В этом случае в процессе формообразования на первом переходе образуется кольцевой рифт с формой в поперечном сечении, показанной на рис. 9. Блокирование деформации осуществляется на участке заготовки, находящейся в контакте с торцевой частью вкладыша.

0,05

0.1 0.1$

Рис. 8

р

; м I I I

Рис. 9

0,04

0,08 0,12 Рис. 10

0,16 0,2 м I.

В процессе моделирования на компьютере установлено оптимальное сочетание параметров Яв и Ь, приводящее к существенному выравниванию деформации в вершине полусферической заготовки. В частности, при тех же исходных данных, как и в пункте А, и значениях Яв-85 мм, ¿=7,5 мм получили распределение относительной толщины стенки заготовки после второго перехода, показанное на рис. 10. Максимальное утонение составило 55,6 % (по сравнению со значением 73,9 % в случае свободной выдувки).

При сопоставлении величин утонений стенки и их качественных распределений вдоль образующей заготовки в случаях применения полусферической пробки и цилиндрического вкладыша установлено, что в случае применения тормозящего элемента со сферической рабочей поверхностью удается получить большую зону равномерной деформации в области, прилегающей к вершине купола.

В. Управление утонением с помощью донного буфера.

В этом случае управление деформацией при пневмоформовке купола осуществляется путем блокирования ее в центральной части за счет сил трения и интенсификации в периферийной области. Технологическими параметрами служат высота расположения торцевой части буфера Не и время контакта с заготовкой / на каждом уровне расположения буфера по высоте (рис. 11). Задавая различные комбинации этих параметров (программу движения буфера), можно управлять процессом формирования утонения стенки изделия. На рис. 12 показано распределение относительной толщины вдоль образующей полусферической заготовки (при исходных данных таких же как в п. А для заготовки из АМгб), полученное при различных программах движения донного буфера.

0.02 0.04 0.0« ода

Рис.. 11 Рис.12

Из графиков, в частности, следует, что программа движения с тремя стадиями торможения (Лу = 10 мм, /у = 10 с; А^ = 30 мм, /2 = 25 с; Ъ3 = 50 мм, = 20 с), в результате реализации которой получена кривая 5, дает значение геометриче-

ской неравномерности (без учета зоны, непосредственно примыкающей к фланцу) 8

~ С^тах ~ ^тт У^тах 0,212 по сравнению со значением 5 0,675 при свободной выдувке (кривая 6 на рис. 12), а участок равномерной деформации самый большой для всех предложенных программ.

Г. Применение заготовки переменной толщины.

В данном способе на компьютере подбирается наиболее простая (с точки зрения технологической реализации) форма исходной заготовки, при СПФ которой в матрицу заданной формы получается изделие с параметрами разнотолщин-ности, не превышающими значения допустимые техническими требованиями.

На рис. 13 показана вычисленная форма исходной заготовки с неравномерной толщиной (верхняя часть рисунка) и распределение относительной толщины вдоль образующей при выдувке из нее сферической оболочки с Н— 0,6 (1- заготовка переменной толщины; 2 — равнотолщинная заготовка с 5'о=1 мм; 3 -равнотолщинная заготовка со средним значением толщины ¿"о=1,3743, вычисленным по данным рис. 13).

Показано также, что при определенном сочетании исходной формы заготовки переменной толщины и конечной формы полусферы (заданное значением Н) может произойти разрушение оболочки в области заделки фланца.

Пятая глава посвящена разработке технологических рекомендаций для СПФ с регулированием утонений стенки сложнопрофильных осесимметричных деталей.

На рис. 14 показаны эскиз детали типа «корпус» и схема СПФ с затормаживанием деформации на участках, подвергающихся наибольшей вытяжке. Исходная толщина листовой заготовки Бо = 1,6 мм. Сплав АМгб.

В процессе формообразования прослеживаются две основные стадии — предварительная, в результате которой в основном происходит заполнение формы матрицы и окончательная, характеризующаяся заполнением углов матрицы на конечной стадии формообразования.

Предварительный теоретический анализ показал, что при формовке без управления процессом формирования разнотолщинности величина утонения достигает значения х — (¿>о ~ 0,87. Управление утонением стенки по схеме рис. 11 при соответствующем выборе программы движения тормозящего элемента позволяет существенно перераспределить деформации, а, следовательно, и изменить величины утонений, что следует из анализа графиков изменения относительной толщины стенки вдоль образующей заготовки, приведенных на рис. 15.

Рис. 13

Представленные кривые получены при следующих режимах движения тормозящего элемента: 1 — /2=0,02 м, /=30 с; 2 - А=0,02 м, /=40 с; 3 - А=0,02 м, /=50 с; 4 - й=0,02 м, /=60 с; 5 - й=0,02 м, /=70 с; 6 — без применения тормозящего элемента.

Однако такой результат может быть получен, если размер зоны контакта существенно больше (примерно в 1,5 раза) диаметра торцевой поверхности буфера. Если задать ограничение, чтобы диаметр зоны контакта заготовки с тормозящим элементом не превышал конструктивно допустимого диаметра рабочей поверхности буфера (Я^ < Я^ на рис. 14), то получим картину изменения относительной толщины показанную на рис. 16 (1 - Ау=0,02 м, /;=12 с; Л2=0,03 м, /¿=18 с; 2 - /гу=0,02 м, /у=12 с, Л2=0,03м, /¿=25 с; 3 - Л;=0,02 м, /;=12 с; Л2=0,03 м; /¿=20 с; 4 - Ау=0,01 м, /;=12 с; йг=0,02 м, /2=25 с;. 5 - без применения тормозящего элемента). При этом геометрическая неравномерность на 20,6 % меньше, чем в случае деформирования без тормозящего элемента.

0,14 М I.

в/в, 1.4 1,2

/

1 2 3 4 5

г Г/ У У

ч/ О

Г—■

0,02 0,04 0.06 0,08 0,1 0,12 0.14 М I.

Рис. 15 Рис. 16

Стадия предварительной формовки протекает при относительно невысоких значениях давления газовой среды (Р^ 1,5 МПа). Однако окончательная формовка требует значительного повышения давления (на порядок и более) при соблюдении условия СП по скоростям деформации. Если наложить ограничение Р^Ртах, характеризующее технические возможности оборудования, и обеспечить условие полного заполнения матрицы 5ф = Зк/Зм =1 (бм - площадь рабочей поверхности матрицы; дк - площадь внешней поверхности заготовки, вошедшей в контакт с матрицей), то необходимо увеличивать время выдержки. При этом может нарушаться условие СП по скоростям деформации и существенно возрастать время процесса формоизменения.

На рис. 17 представлен рассчитанный оптимальный газостатический режим СПФ детали «корпус» при наложении ограничения Ртах ^ 15 МПа.

■ \

-ЛИШ ша

р Да

/ \ /

Ртах

С"' 0.003 МПа

40

0,0025

35

0.002

30

0/501$ 25

0,001 20

0,000« 15

10

300 400

Рис. 17

воо с I

Для выполнения условия бф=\ потребовалось увеличить время выдержки до 680

с. Однако, при увеличении значения Ртах время выдержки может бьггь уменьшено. На рис. 18 приведена зависимость в координатах Ртах -(0 (где г ~ время формовки, при котором выполняется условие 6ф=\), рассчитанная для данной задачи.

Результаты исследований использовались при разработке технологии изготовления детали, представленной на рис. 19.

Рис. 19

Рис.20

При разработке технологии изготовления детали, представленной на рис. 20, все рассмотренные выше методы регулирования утонений стенок изделия путем затормаживания деформации оказались недостаточно эффективными. Поэтому, в этом случае использовалась заготовка с переменной толщиной. Расчетным путем была получена максимально простая форма заготовки, при СПФ которой получили изделия с геометрической неоднородностью, равной 5 -0,25 по сравнению со значением <5=0,81, полученным при деформировании равнотол-щинной исходной заготовки.

На рис. 21 показано изменение относительной толщины стенки вдоль образующей в полученном изделии (кривая 2) в сопоставлении с результатами ПФ заготовки с равномерной начальной толщиной (кривая 1).

На основании полученных в работе результатов моделирования типовых технологических процессов изготовления осесим-метричных изделий сложного профиля методом СПФ были разработаны технологические рекомендации, предложена усовершенствованная конструкция устройства для пневмо-формовки, конструкции формообразующей оснастки и система нагрева оснастки для обеспечения необходимого температурного режима.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

1. Разработан вариант методики инженерного расчета параметров процесса пневмоформовки листовых заготовок в состоянии сверхпластичности, базирующийся на прямом методе вариационного исчисления, теории пластического течения и методе конечных элементов. Создан комплекс вычислительных программ с развитыми средствами автоматизированной подготовки данных и визуализации результатов вычислений, что значительно облегчает его эффективное использование пользователями в условиях технологического отдела конкретного производства. Сопоставление результатов решения задач свободной пневмоформовки и пневмоформовки в матрицу заданной формы показали сходимость с экспериментальными данными в пределах 8...12 %.

2. Выполнены расчеты деформированного состояния листовых заготовок в условиях сверхпластичности при свободной пневмоформовке и пневмоформовке в матрицу заданной формы, которые позволили установить качественные и количественные закономерности образования утонений стенки изделия в зависимости от степени деформации, формы штампуемого изделия, материла заготовки и условий ее контактного взаимодействия с поверхностью инструмента.

3. Разработаны математические модели СПФ с регулированием утонения стенки на основе торможения деформации в заданной зоне с помощью тормозящих элементов различной формы. Исследования, проведенные с использованием этих моделей показало, что:

- в процессах реверсивной пневмоформовки с применением в качестве тормозящих элементов на первом переходе полусферической пробки и цилиндрического вкладыша удается значительно снизить разнотолщинность стенки в куполообразном изделии по сравнению со свободной пневмоформовкой. При этом существенную роль играют как геометрические параметры тормозящих элементов (радиус сферической поверхности пробки или радиус цилиндрического вкладыша), так и степень предварительной деформации в заданной зоне на первом переходе. Варьирование этими параметрами позволяет осуществить перераспределение величины радиальной деформации (а, следовательно, и утонения) в меридиональном сечении заготовки. Установлены оптимальные сочетания этих параметров по критерию достижения минимальной разнотолщинности изделия в случаях конкретных размеров и материала заготовки. Показано, что применение

±

ь*

V

О 0,02 0,Ы 0.0« 0.0« 0.1 М и

Рис. 21

полусферической пробки позволяет получить большую зону равномерной деформации в вершине купола;

- в процессе негативной пневмоформовки с применением тормозящего элемента в форме донного буфера управлять перераспределением утонения стенки заготовки можно путем формирования программы перемещения донного буфера. Рассчитаны программы перемещения для ПФ полусферических изделий конкретных размеров из сплава АМгб,, позволяющие снизить геометрическую неравномерность стенки более, чем в 3 раза.

4. Предложена методика определения формы профиля исходной заготовки с неравномерной толщиной стенки по сечению, при пневмоформовке которой (свободной или в матрицу заданной формы) получается изделие с минимальными параметрами разнотолщинности.

5. Применение СПФ полого изделия осесимметричной формы показало, что в этом случае можно достичь увеличения толщины стенки в донной части приблизительно в 4 раза. Разработанный технологический процесс СПФ изделия «корпус» из сплава АМгб, позволяет, с учетом ряда технических и технологических ограничений, снизить разнотолщинность в изделии более чем на 20,6 %.

6. Разработан ряд технологических рекомендаций для реализации процесса СПФ листовых заготовок, в частности предложены:

- усовершенствованная конструкция устройства для пневмоформовки;

- конструкции формообразующих матриц;

- система нагрева оснастки для обеспечения необходимого температурного режима.

Результаты исследований использованы при разработке конструкторско-технологических решений для изделий ракетно-космической техники на ФГУП «НПО машиностроения» и в учебном процессе ТулГУ.

ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ:

1. Расчет напряженно-деформированного состояния в процессе пневмоформовки заготовки из анизотропного материала / Фурсов И.В., Селедкин С.Е. // XXVIII Гагаринские чтения. Тезисы докладов Международной молодежной научной конференции. Том 1. - М., 2002. - С. 78.

2. Селедкин С.Е. Моделирование процесса формовки конического обтекателя с переменной толщиной стенки // XXX Гагаринские чтения. Тезисы докладов Международной молодежной научной конференции. Том 1. - М., 2004. — С. 51.

3. Математическое моделирование процесса пневмомеханической штамповки сферической заготовки / Панченко Е.В., Селедкин С.Е. // Изв. ТулГУ. Сер. Механика деформируемого твердого тела и обработка металлов давлением. -Вып. 3. - Тула, ТулГУ. - 2004. - С. 63-69.

4. Оптимизация распределения разнотолщинности стенок при штамповке сферической заготовки / Панченко Е.В., Селедкин С.Е. // Изв. ТулГУ. Сер. Механика деформируемого твердого тела и обработка металлов давлением. -Вып. 3. - Тула, ТулГУ. - 2004. - С. 70-73.

5. Селедкин С.Е. Компьютерное моделирование процесса пневмоформовки листовой заготовки // Материалы международной научно-технической конференции «Автоматизация: проблемы, идеи, решения», Тула, 14-15 октября 2004 г. - 36-39.

6. Панченко Е.В., Селедкин С.Е. Управление разнотолщинностью при пневмомеханической штамповке заготовок из листа // Материалы международной научно-технической конференции «Автоматизация: проблемы, идеи, решения», Тула, 14-15 октября 2004 г. — 84-85.

7. Селедкин С.Е. Применение тормозящих элементов при газостатической формовке тонких мембран И XXXI Гагаринские чтения. Тезисы докладов Международной молодежной научной конференции. Том 1. - М., 2005. - С. 101102.

8. Селедкин С.Е. Моделирование свободной пневмоформовки полусферических заготовок с управлением процессом формирования разнотолщинности // Изв. ТулГУ. Сер. Механика деформируемого твердого тела и обработка металлов давлением. - Вып. 1. - Тула, ТулГУ. - 2005. - С. 208-213.

9. Яковлев С.П., Селедкин С.Е., Африкантов A.A. Сверхпластическая реверсивная пневмоформовка полусферических заготовок с регулированием разнотолщинности стенок // Изв. ТулГУ. Сер. Механика деформируемого твердого тела и обработка металлов давлением. - Вып. 1. - Тула, ТулГУ. - 2005. - С. 263268.

10. Селедкин С.Е. Экспериментальное исследование процесса пневмоформовки корпусных осесимметричных деталей в режиме сверхпластичности // Изв. ТулГУ. Сер. Механика деформируемого твердого тела и обработка металлов давлением. - Вып. 2. - Тула, ТулГУ. - 2005. - С. 218-221.

11. Селедкин С.Е. Управление процессом утонения стенок при сверхпластической формовке полых изделий // XXXII Гагаринские чтения. Международная молодежная научная конференция. Научные труды в 8 томах. Том 1.-М., 2006. - С. 230-231.

12. Селедкин С.Е., Кандабаров Д.А. Управление процессом формирования разнотолщинности при сверхпластической формовке сложнопрофильных заготовок // Труды третьей Международной заочной молодежной научно-технической конференции ЗМНТК-2005, Ульяновск, 2006. - С. 143-145.

Изд. лиц. ЛР № 020300 от 12.02.97. Подписано в печать Формат бумаги 60x84 1/16- Бумага офсетная.

Усл. печ. л. iДУч.-изд. л. iß Тираж i 0 0 экз. Заказ /

Тульский государственный университет.

300600, г. Тула, просп. Ленина, 92.

Отпечатано в Издательстве ТулГУ 300600, г. Тул ул. Болдина, 151

ВВЕДЕНИЕ

Глава 1. ДЕФОРМИРОВАНИЕ ЛИСТОВЫХ ЗАГОТОВОК

В СОСТОЯНИИ СВЕРХПЛАСТИЧНОСТИ.

1.1. Сверхпластичность металлических материалов и условия ее проявления.

1.2. Проблемы обработки металлов давлением в состоянии сверхпластичности.

1.3. Сверхпластическая формовка полых изделий из листа

1.4. Математическое моделирование процессов СПФ.

1.4.1. Уравнение реологического состояния сверхпластического материала.

1.4.2. Моделирование процессов СПФ.

1.5. Цель и задачи исследования.

ГЛАВА 2. РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ МАТЕМАТИЧЕСКОГО

МОДЕЛИРОВАНИЯ ПРОЦЕССА СПФ.

2.1. Математическая модель процесса СПФ базовая система уравнений).

2.2. Вариационная формулировка краевой задачи СПД.

2.3. Применение МКЭ для анализа процессов СПФ.

2.4. Получение разрешающей системы алгебраических конечноэлементных уравнений.

2.5. Алгоритм решения задачи сверхпластического формоизменения.

2.6. Численная реализация разработанной модели процесса СПФ.

2.6.1. Выбор оптимальных параметров расчетной модели.

2.7. Выводы по главе.

ГЛАВА 3. СВОБОДНАЯ ВЫДУВКА И ФОРМОВКА В

МАТРИЦУ ЛИСТОВЫХ ЗАГОТОВОК В РЕЖИМЕ СП

3.1. Постановка задачи свободной пневмоформовки купола в режиме СП и апробация численного решения.

3.2. Исследование процесса пневмоформовки купола в режиме СП.

3.2.1. Высота купола и деформированное состояние

3.2.2. Утонение стенки заготовки.

3.2.3. Расчет оптимального давления газовой среды при СПФ полусферической заготовки.

3.3. Пневмоформовка цилиндрических стаканов.

3.3.1. Отработка модели пневмоформовки в матрицу

3.3.2. Утонение стенки при пневмоформовке цилиндрических стаканов.

3.4. Выводы по главе.

Глава 4. УПРАВЛЕНИЕ ПРОЦЕССОМ ФОРМИРОВАНИЯ РАЗНОТОЛЩИННОСТИ ПРИ СПФ

ПОЛУСФЕРИЧЕСКОЙ ЗАГОТОВКИ.

4.1. Управление утонением стенки с помощью тормозящих элементов.

4.1.1. Анализ процесса реверсивной ПФ с применением полусферической тормозящей пробки.

4.1.2. Анализ процесса реверсивной ПФ с применением цилиндрического вкладыша.

4Л .3. Управление утонением стенки с помощью донного буфера.

4.2. Управление утонением за счет использования заготовки переменной толщины.

4.3 Выводы по главе.

Глава 5. РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ РЕЖИМОВ СПФ

СЛОЖНОПРОФИЛЬНЫХ ДЕТАЛЕЙ.

5.1. Режимы СПФ для изготовления детали корпус».

5.1.1. Прдварительный анализ процесса СПФ детали «корпус».

5.1.2. Разработка режима СПФ детали «корпус».

5.2. СПФ детали «крышка».

5.3. Основные технологические рекомендации.

5.3.1. Разработка конструкций индивидуальных устройств для пневмоформовки деталей.

5.3.2. Формообразующая оснастка для пневмоформовки.

5.3.3. Нагрев оснастки и контроль температуры.

5.4. Выводы по главе.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ И ВЫВОДЫ.

Прогресс в машиностроении в значительной степени определяется разработкой новых и совершенствованием существующих технологий изготовления изделий различного назначения. Существенная доля деталей в различных отраслях машиностроения изготовляется обработкой давлением и, в частности, методами листовой штамповки.

Использование традиционных методов получения изделий листовой вытяжкой с утонением стенки отличается большим количеством операций и переходов с необходимостью определения технологической силы процесса на каждом из них, оценки кинематики течения металла при каждой операции и стойкости технологической оснастки. При этом необходимы методы точного прогнозирования формоизменяющих операций, учитывающие силовые и кинематические параметры на каждом этапе нагруже-ния.

Внедрение в технологическую практику современных методов математического и компьютерного моделирования дает возможность получить точную картину распределения полей напряжений и деформаций по объему заготовки и определить размеры, форму и утонение стенки в любой момент формоизменения листовой заготовки, а также ресурс ее деформационной способности. Такой подход позволяет обосновать создание наиболее рационального оборудования и специальной оснастки, обеспечивающих высокую точность и качество получаемых изделий, значительную экономию основных и расходных материалов. Подготовка новых производств с использованием математического моделирования ускоряет внедрение новых технологических процессов получения ответственных изделий.

Одним из эффективных путей решения задач формообразования листового материала из малопластичных сплавов является использование процессов пневмоформовки (ПФ) листовых заготовок в состоянии сверхпластичности (СП). Разработка эффективных технологий изготовления высокоточных корпусных изделий, куполообразных оболочек, элементов защитных и несущих конструкций авиакосмической техники методами сверхпластической формовки (СПФ) требует создания эффективных научно обоснованных методов управления толщиной листового материала при формообразовании тонкостенных оболочек различной геометрической формы.

Актуальной задачей СПФ является снижение разнотолщинности стенок при вытяжке корпусных изделий сложных геометрических форм, что позволит расширить возможности технологических процессов изготовления высокоточных изделий и существенно повысить их качество при общем снижении себестоимости. Решение этой задачи возможно на основе разработки новых научно обоснованных методов управления толщиной стенок полых изделий в процессе их формообразования при заданных технологических параметрах.

Решению части данных вопросов посвящена настоящая диссертация, в которой содержится новое решение актуальной научно-технической задачи обеспечения требуемой точности геометрических характеристик полых осесимметричных изделий, получаемых сверхпластической формовкой из листовых труднодеформируемых материалов, в том числе переменной толщины стенки по заданному закону.

При выполнении работы получены следующие новые результаты:

Создана математическая модель процесса пневмоформовки в режиме сверхпластичности, включающая возможность регулирования утонения стенки с помощью тормозящих элементов различной формы, которая позволила установить количественные и качественные характеристики распределения утонений в изделии при свободном формоизменении или штамповке в матрицу заданной формы, а также выявить закономерности влияния технологических параметров процесса СПФ с применением тормозящих элементов на характер распределения утонений в процессе формоизменения.

На защиту выносятся следующие положения:

1. Предложенная математическую модель процесса пневмоформовки листовой заготовки в режиме сверхпластичности и разработанная на ее основе методика инженерного анализа процессов СПФ полых осесиммет-ричных изделий.

2. Установленные режимы деформирования листовой заготовки с регулированием утонения стенки в процессе формоизменения, способствующие снижению разнотолщинности в готовом изделии.

3. Уточненные технологические режимы СПФ с регулированием утонения стенки при производстве сложнопрофильного корпусного изделия из алюминиевого сплава АМгб с учетом технических и технологических ограничений на процесс формообразования.

Работа выполнена в соответствии с грантом Президента РФ на поддержку ведущих научных школ на выполнение научных исследований (гранты № НШ-1456.2003.8 и № НШ-4190.2006.8), грантом РФФИ № 0401-00378 «Теория формоизменения мембран и тонколистовых заготовок из анизотропного труднодеформируемого материала в условиях кратковременной ползучести» (2004-2006 гг.) и научно-технической программой Министерства образования и науки Российской Федерации «Развитие научного потенциала высшей школы (2006-2008 гг.)» (проект № РНП 2.1.2.8355 «Создание научных основ формирования свойств изделий общего и специального назначения методами комбинированного термопластического деформирования материалов»).

Во введении обоснована актуальность рассматриваемой в работе проблемы, указана ее научная новизна и практическая значимость, а также кратко раскрыто содержание разделов диссертации.

В первой главе выполнен обзор теоретических и экспериментальных исследований отечественных и зарубежных ученых самого явления и механизмов сверхпластической деформации и практического использования этого эффекта в различных процессах ОМД. Среди основных направлений практического использования эффекта СП особое место занимает процесс пневмоформовки изделий из листовых заготовок, когда роль формующего пуансона выполняет газовая среда. Такой процесс позволяет исключить дорогостоящее штамповое оборудование, значительно сократить число технологических операций и многократно повысить стойкость формообразующих сменных матриц.

Среди основных проблем эффективного применения пневмоформовки в режиме СП при изготовлении полых осесимметричных изделий отмечено отсутствие надежных методик научно обоснованного расчета технологических параметров, позволяющих воздействовать на характер распределения утонения стенок в процессе формоизменения.

Проведенный обзор технической литературы позволил обозначить основные проблемы в области пневмоформовки листовых заготовок в состоянии СП и сформулировать цель и задачи исследований.

Вторая глава посвящена разработке варианта моделирования процессов ПФ в режиме СП с использованием метода конечных элементов.

На базе теории пластического течения сформулирована замкнутая система интегро-дифференциальных уравнений для анализа технологических процессов пневмоформовки и предложен подход к ее решению на основе использования вариационного принципа и метода конечных элементов. В аналитическом виде получена разрешающая система алгебраических конечноэлементных уравнений и предложен способ ее линеаризации. Разработан алгоритм решения задачи, составлен пакет прикладных программ для выполнения численных расчетов на ЭВМ.

В третьей главе представлены результаты теоретических исследований процессов свободной пневмоформовки и пневмоформовки в матрицу заданной формы. Сопоставление расчетных данных, полученных с использованием разработанной методики, с данными, полученными при расчете аналитическим методом и экспериментом, подтвердило адекватность предложенного варианта моделирования процессов ПФ в режиме СП.

Установлены основные закономерности процесса формообразования и взаимосвязь основных технологических параметров процесса ПФ. Выполнен анализ качественных и количественных характеристик утонений стенок изделия для ряда процессов ПФ.

В четвертой главе на основе результатов численных исследований проанализированы различные способы снижения неравномерности утонения стенки изделия, которые распределялись на две основные группы: а) связанные с внешним воздействием на заготовку с целью торможения течения на участках с максимальным утонением и интенсифицирования течения на соседних с ними участках; б) связанные с предварительной подготовкой заготовки, заключающейся в создании геометрической неравномерности исходной заготовки.

В пятой главе приведено обоснование режимов технологических процессов пневмоформовки некоторых осесимметричных корпусных изделий специального назначения с целью улучшения их качественных характеристик за счет снижения разнотолщинности.

В заключении приведены основные результаты исследования процессов пневмоформовки в режиме СП изделий из листовых заготовок и сделаны соответствующие выводы.

Настоящая работа является частью комплекса исследований по разработке основ теории и технологии изотермического деформирования труднодеформируемых материалов, проводимых в Тульском государственном университете на кафедре «Механика пластического формоизменения» под руководством доктора технических наук, профессора С.П.Яковлева.

Автор выражает искреннюю благодарность д.т.н., проф. Е.В.Панченко за оказанные консультации при выполнении работы, критические замечания и рекомендации.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ И ВЫВОДЫ

1. Разработан вариант методики инженерного расчета параметров процесса пневмоформовки листовых заготовок в состоянии сверхпластич-иости, базирующийся на прямом методе вариационного исчисления, теории пластического течения и методе конечных элементов. Создан комплекс вычислительных программ с развитыми средствами автоматизированной подготовки данных и визуализации результатов вычислений, что значительно облегчает его эффективное использование пользователями в условиях технологического отдела конкретного производства. Сопоставление результатов решения задач свободной пневмоформовки и пневмоформовки в матрицу заданной формы показали сходимость с экспериментальными данными в пределах 8.12 %.

2. Выполнены расчеты деформированного состояния листовых заготовок в условиях сверхпластичности при свободной пневмоформовке и пневмоформовке в матрицу заданной формы, которые позволили установить качественные и количественные закономерности образования утонений стенки изделия в зависимости от степени деформации, формы штампуемого изделия, материла заготовки и условий ее контактного взаимодействия с поверхностью инструмента.

3. Разработаны математические модели СПФ с регулированием утонения стенки на основе торможения деформации в заданной зоне с помощью тормозящих элементов различной формы. Исследования, проведенные с использованием этих моделей показало, что:

- в процессах реверсивной пневмоформовки с применением в качестве тормозящих элементов на первом переходе полусферической пробки и цилиндрического вкладыша удается значительно снизить разнотолщинность стенки в куполообразном изделии по сравнению со свободной пнев-моформовкой. При этом существенную роль играют как геометрические параметры тормозящих элементов (радиус сферической поверхности пробки или радиус цилиндрического вкладыша), так и степень предварительной деформации в заданной зоне на первом переходе. Варьирование этими параметрами позволяет осуществить перераспределение величины радиальной деформации (а, следовательно, и утонения) в меридиональном сечении заготовки. Установлены оптимальные сочетания этих параметров по критерию достижения минимальной разнотолщинности изделия в случаях конкретных размеров и материала заготовки. Показано, что применение полусферической пробки позволяет получить большую зону равномерной деформации в вершине купола;

- в процессе негативной пневмоформовки с применением тормозящего элемента в форме донного буфера управлять перераспределением утонения стенки заготовки можно путем формирования программы перемещения донного буфера. Рассчитаны программы перемещения для ПФ полусферических изделий конкретных размеров из сплава АМгб, , позволяющие снизить геометрическую неравномерность стенки более, чем в 3 раза.

4. Предложена методика определения формы профиля исходной заготовки с неравномерной толщиной стенки по сечению, при пневмофор-мовке которой (свободной или в матрицу заданной формы) получается изделие с минимальными параметрами разнотолщинности.

5. Применение СПФ полого изделия осесимметричной формы показало, что в этом случае можно достичь увеличения толщины стенки в донной части приблизительно в 4 раза. Разработанный технологический процесс СПФ изделия «корпус» из сплава АМгб, позволяет, с учетом ряда технических и технологических ограничений, снизить разнотолщинность в изделии более чем на 20,6 %.

6. Разработан ряд технологических рекомендаций для реализации процесса СПФ листовых заготовок, в частности предложены: усовершенствованная конструкция устройства для пневмоформовки; конструкции формообразующих матриц; система нагрева оснастки для обеспечения необходимого температурного режима.

Результаты исследований использованы при разработке конструк-торско-технологических решений для изделий ракетно-космической техники на ФГУП «НПО машиностроения» и в учебном процессе ТулГУ.

1. Аркулис Г.Э., Дорогобид В.Г. Теория пластичности. М.: Металлургия, 1987.-352 с.

2. Астанин В.В., Валиев Р.З., Бердин К вопросу о взаимодействии механизмов сверхпластической деформации // Тезисы докладов I Всесоюзной научно-технической конференции "Сверхпластичность металлов", Уфа, УАИ, 1978.

3. Базык А.С., Тихонов А.С. Применение эффекта сверхпластичности в современной металлообработке. М., НИИМАШ, 1977. - С. 13-22.

4. Барнс Э.Дж., Смирнов О.М. Технология сверхпластической формовки полых изделий из листовых заготовок Алюминиевых сплавов // Кузнечно-штамповочное производство № 5. - 1995. - С. 9-12.

5. Бенерджи П., Баттерфилд Р. Методы граничных элементов в прикладных науках. М.: Мир, 1984.

6. Бочвар А.А., Свидерская З.А. Явление сверхпластичности сплава Zn А1 // Известия АН СССР. ОТН, 1945. - № 9. - С. 649-653.

7. Бочвар А.А. О разных механизмах пластичности в металлических системах // Изв. АН СССР. ОТН, 1948. № 5. - С.649-653.

8. Бреббиа К., Уокер С. Применение метода граничных элементов в технике. М.: Мир, 1982.

9. Бэкофен В. Процессы деформации. М: Металлургия, 1977.- 288 с.

10. И. Васидзу К. Вариационные методы в теории упругости ипластичности. М.: Мир, 1987. - 542 с.

11. Галлагер Р. Метод конечных элементов. Основы. М.: Мир, 1984. - 428 с.

12. Гвоздев А.Е. Производство заготовок быстрорежущего инструмента в условиях сверхпластичности. М.: Машиностроение, 1992. - 176 с.

13. Горбунов B.C., Ренне И.П., Панченко Е.В. Пневмостатическая формовка сплава АМгб в режиме сверхпластичности, // Технология легких сплавов. №8. - М., ВИЛС, 1979. - с. 30-37.

14. Горбунов B.C., Панченко Е.В., Судник В.А. Комплексное исследование, разработка и внедрение типовых технологических процессов пневмоформовки деталей из листовых заготовок в условиях сверхпластичности. (Обзор № 1379). М., ЦНИИ и ТЭИ, 1977, 105 с.

15. Горбунов B.C., Судник В.А., Панченко Е.В., Малыгин А.Г., Панин С.А. Устройство для гидро- и пневмоформовки. Авторское свидетельство СССР №614856.

16. Грабский М.В. Структурная сверхпластичность металлов / Пер. с польск. / М.: Металлургия, 1975. 272 с.

17. Грудев А.П., Зильберг Ю.В., Тилик В.Т. Трение и смазки при ОМД. Справочник. М.: Металлургия, 1982. 312 с.

18. Гун Г.Я. Математическое моделирование процессов обработки металлов давлением. М.: Металлургия, 1983. 352 с.

19. Ершов А.Н., Цепин A.M., Егоров О.В. Реологические свойства сверхпластичных сплавов. М.: ЦНТИ «Поиск», НПО Машиностроения, 1989.-54 с.

20. Зенкевич О. Метод конечных элементов в технике. М. Мир, 1975.- 541 с.

21. Зенкевич О., Морган К. Конечные элементы и аппроксимация. -М.: Мир, 1986.-318 с.

22. Исаченков Е.И. Штамповка резиной и жидкостью. М., "Машиностроение", 1967, 367 с.

23. Исаченков Е.И. Контактное трение и смазки при ОМД. М: Машиностроение, 1978. 208 с.

24. Изотермическое деформирование металлов / С.З.Фиглин, В.В.Бойцов, Ю.Г.Калпин, Ю.И.Каплин.-М.: Машиностроение, 1978-239с.

25. Кайбышев О.А. Пластичность и сверхпластичность металлов. -М.: Металлургия, 1975. 279 с.

26. Кайбышев О.А. Механизм деформации и структурные факторы, влияющие на эффект сверхпластичности // Тезисы докладов I Всесоюзной научно-технической конференции "Сверхпластичность металлов", Уфа, УАИ, 1978.-С. 6-7.

27. Кайбышев О.А. Сверхпластичность промышленных сплавов. -М.: Металлургия, 1984. 264 с.

28. Кайбышев О.А., Лутфуллин Р.Я., Круглов А.А. Сверхпластическая формовка сферических сосудов давления // Кузнечно-штамповочное производство. 1999. № 4. - С. 29-32.

29. Кайбышев О.А., Утяшев Ф.З. Изготовление сложнопрофильных деталей раскаткой в условиях сверхпластичности (обзор) // Кузнечно-штамповочное производство. 1999. № 4. - С. 32-36.

30. Качанов JI.M. Основы теории пластичности. М.: Наука, 1969.420с.

31. Колмогоров B.JI. Механика обработки металлов давлением. М.: Металлургия, 1986. 688 с.

32. Контактное трение в процессах ОМД / Леванов А.Н., Колмогоров А.Л., Буркин С.П. и др. М: Металлургия, 1976. 416 с.

33. Крауч С., Старфилд А. Методы граничных элементов в механике твердого тела: пер. с англ. М.: Мир, 1987. - 328 с.

34. Круглов А.А., Еникеев Ф.У., Лутфуллин Р.Я. Расчетная модель процесса сверхпластической формовки сферической оболочки из листового проката // Кузнечно-штамповочное производство. 2000. № 10. - С. 6-9.

35. Кухарь В.Д., Чистяков А.В. Моделирование разделительных операций ОМД методом конечных элементов // Кузнечно-штамповочное производство. 2002. № 6. - С. 41-45.

36. Малинин Н.Н. Прикладная теория пластичности и ползучести. -М.: Машиностроение, 1975. 400 с.

37. Малинин Н.Н. Технологические задачи теории пластичности и ползучести. М.: Высшая школа, 1979. - 119 с.

38. Малинин Н.Н., Романов К.И. Решение задач горячего формоизменения методом конечных элементов // Известия вузов. Машиностроение. 1977.-№ 8.-С. 127-131.

39. Малинин Н.Н., Романов К.И., Ханин А.И. Теоретическое исследование газостатической формовки полых тонкостенных изделий. М.: Машиностроение. 1985. - № 25. - С. 123-144.

40. Математическое моделирование процесса пневмомеханической штамповки сферической заготовки / Панченко Е.В., Селедкин С.Е. // Изв. ТулГУ. Сер. Механика деформируемого твердого тела и обработка металлов давлением. Вып. 3. - Тула, ТулГУ. - 2004. - С. 63-69.

41. Метод граничных интегральных уравнений. Вычислительные аспекты и приложения в механике. Под ред. Т. Круза и Ф. Риццо. М.: Мир, 1978.

42. Надирашвили Н.И., Шоршоров М.Х., Антипов В.И., Тихонов А.С. О сверхпластичности технически чистых железа, титана и их сплавов в интервале температур фазового превращения // Физика и химия обработки материалов, 1971.-№5.-С. 134.

43. Новиков И.И., Портной В.К. Сверхпластичность сплавов с ультрамелким зерном. -М.: Металлургия, 1981. 168 с.

44. Новиков И.И., Портной В.К., Ефремов Б.Н., Цепин М.А. Сверхпластическая формовка в производстве товаров народного потребления. Цветные металлы, № 8, 1984. С. 78-82.

45. Норри Д., де Фриз Ж. Введение в метод конечных элементов -М.: Мир, 1981.-304 с.

46. О промышленном изготовлении латунного листа / Б.Н. Ефремов,

47. B.Н. Федоров, В.Д. Кожин, Т. Дусемалиев, И.Л. Кодолова // Цветные металлы. 1984, № 8. - С. 82-85.

48. Оден Дж. Конечные элементы в нелинейной механике сплошных сред. М.: Мир, 1976. - 464 с.

49. Оптимизация распределения разнотолщинности стенок при штамповке сферической заготовки / Панченко Е.В., Селедкин С.Е. // Изв. ТулГУ. Сер. Механика деформируемого твердого тела и обработка металлов давлением. Вып. 3. - Тула, ТулГУ. - 2004. - С. 69-73.

50. Охрименко Я.М., Смирнов О.М. Эффект сверхпластичности и перспективы его использования в обработке Металлов далением. М.: Машиностроение, 1971. -32 с.

51. Охрименко Я.М., Полухин П.И., Смирнов О.М. Актуальные проблемы развития технологии обработки металлов давлением в состоянии сверхпластичности // Кузнечно-штамповочное производство. 1983. № 1.1. C. 6-7.

52. Панченко Е.В., Арнаутова С.С. Пневмостатическая формовка деталей из листа сплава АМгб в состоянии сверхпластичности // Исследования в области пластичности и обработки металлов давлением. Межвуз.сб. -Вып.2. Тула, ТЛИ, 1974. - С.122-126.

53. Панченко Е.В., Арнаутова С.С., Соколов М.Д., Арбатская JI.C. Матрица для штамповки листовых материалов. Авторское свидетельство СССР № 582032.

54. Панченко Е.В., Ренне И.П. Расчет давления формующей среды и времени формовки деталей в режиме сверхпластичности // Вестник машиностроения. № 5. Москва, 1980. - С. 66-70.

55. Панченко Е.В. Определение параметров процесса пневмоформовки изделий в режиме сверхпластичности // Металлы, 1996. № 4. - С. 57-61.

56. Панченко Е.В., Селедкин Е.М. Пневмоформовка листовых заготовок в режиме сверхпластичности. Решение технологических задач. Тула, изд-во ТулГУ, 2004. - 304 с.

57. Панченко Е.В., Селедкин С.Е. Управление разнотолщинностью при пневмомеханической штамповке заготовок из листа // Материалы Международной научно-технической конференции «Автоматизация: проблемы, идеи, решения», Тула, 14-15 октября 2004 г. 84-85.

58. Панченко Е.В. Пневмосистема для автоматизации управления формовкой изделий из листовых заготовок // Сб. научн. тр. международной научно-технической конференции «Автоматизация: проблемы, идеи, решения», Тула, 14-15 октября 2004 г. 52-54.

59. Пресняков А.А., Старикова Г.В. О кинетическом соответствии между превращением и деформацией при возникновении сверхпластичности // Изв. АН СССР, Металлургия и горное дело, 1963. № 4. - С. 127-129.

60. Пресняков А.А. Сверхпластичность металлов и сплавов. Алма-Ата: Наука, 1969. - 203 с.

61. Рагаб А.Р., Дункан Дж.Л. Сверхпластичность: определяющие уравнения и проблемы формоизменения // Кн. Механика, М.: Мир, 1973. -№ 4 (140). С.121-132.

62. Разностенность куполообразных деталей при пневмотермической формовке / Пашкевич А.Г., Орехов А.В., Архангельская JI.B. и др. // Изв. вузов. Машиностроение, 1983. № 3. - С. 136-139.

63. Расчет формоизменения оболочек вращения при газостатической формовке в состоянии сверхпластичности / Е.Н. Чумаченко, J1.T. Макарова, А.Н. Скороходов и др. // Изв. вузов. Черная металлургия, 1985. № 3. С. 71-75.

64. Романов К.И. Механика горячего формоизменения. М.: Машиностроение, 1993. 240 с.

65. Сафиуллин Р.В., Еникеев Ф.У. Расчет режимов сверхпластической формовки протяженной прямоугольной мембраны // Кузнечно-штамповочное производство. 2001. № 3. - С. 35-40.

66. Сахаров А.С., Кислоокий В.Н., Кирический В.В. и др. Метод конечных элементов в механике твердых тел. Киев: Вища школа, 1982. -480 с.

67. Сверхпластичность металлических материалов / Шоршоров М.Х., Тихонов А.С., Булат С.И. и др. М., Металлургия, 1973. 217 с.

68. Сверхпластическая формовка конструкционных сплавов / Под ред. Н.Е.Пейтона и К.Х.Гамильтона. М.: Металлургия, 1985. - 312 с.

69. Сверхмелкое зерно в металлах / Сбор, статей под ред. Дж.Барка и Ф.Вайса: Пер. с англ.- М.: Металлургия, 1973. 324 с.

70. Сегерлинд J1. Применение метода конечных элементов. М.: Мир, 1979. - 392 с.

71. Секулович М. Метод конечных элементов / Пер. с серб. Ю.Н.Зуева; Под ред. В.Ш.Барбакадзе. М.: Стройиздат, 1993. - 664 с.

72. Селедкин С.Е., Фурсов И.В. Расчет напряженно-деформированного состояния в процессе пневмоформовки заготовки из анизотропного материала // XXVIII Гагаринские чтения. Тезисы докладов Международной молодежной научной конференции. Том 1. М., 2002. - С. 78.

73. Селедкин С.Е. Моделирование процесса формовки конического обтекателя с переменной толщиной стенки // XXX Гагаринские чтения. Тезисы докладов Международной молодежной научной конференции. Том 1. -М., 2004.-С. 51.

74. Селедкин С.Е. Компьютерное моделирование процесса пневмоформовки листовой заготовки // Материалы Международной научно-технической конференции «Автоматизация: проблемы, идеи, решения», Тула, 14-15 октября 2004 г. -36-39.

75. Селедкин С.Е. Применение тормозящих элементов при газостатической формовке тонких мембран // XXXI Гагаринские чтения. Тезисы докладов Международной молодежной научной конференции. Том 1. М., 2005.-С. 101-102.

76. Смирнов-Аляев Г.А. Механические основы пластической обработки металлов. Инженерные методы расчета. JI.: Машиностроение, 1968. - 272 с.

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

78. Смирнов О.М. Достижения и перспективы использования сверхпластичности в обработке материалов давлением // Кузнечно-штамповочное производство. 1994. № 4. - С. 2-5.

79. Смирнов О.М. Сверхпластичность материалов: от реологии к технологии // Кузнечно-штамповочное производство. 1998. № 2. - С. 1823.

80. Сюэри М., Бодле Б. Вопросы, связанные со структурой, реологией и механизмами сверхпластической деформации // В сб. Сверхпластическая формовка конструкционных сплавов / Под ред. Пейтона Н., Гамильтона К.: Пер. с анг. М.: Металлургия, 1985. - С. 106-128.

81. Таюпов А.Р., Цепин М.А., Егоров О.В. Методика моделирования формообразования материалов с ультрамелкозернистой структурой в процессах сверхпластической формовки. М.: ЦНТИ «ПОИСК», - НПО машиностроения, 1991. - 54 с.

82. Теория пластических деформаций металлов / Е.П.Унксов, У.Джонсон, В.Л.Колмогоров и др. Под ред. Е.П.Унксова, А.Г.Овчинникова. М.: Машиностроение, 1983. - 598 с.

83. Теория ковки и штамповки: учеб. пособие для студентов машиностроительных и металлургических специальностей вузов / Е.П.Унксов, У.Джонсон, В.Л.Колмогоров и др. Под общ. ред. Е.П.Унксова, А.Г.Овчинникова. М.: Машиностроение, 1992. - 720 с.

84. Тихонов А.Н., Арсенин В.Я. Методы решения некорректных задач. М.: Наука, 1986. - 288 с.

85. Тихонов А.С. Элементы физико-химической теории деформируемости сплавов. -М: Наука, 1972. 160 С.

86. Тихонов А.С. Эффект сверхпластичности металлов и сплавов. -М.: Наука, 1978.- 142 с.

87. Формовка полых изделий из листа в состоянии сверхпластичности / Я.М. Охрименко, О.М. Смирнов, B.C. Горбунов, М.А. Цепин. М.: Машиностроение, 1976. -38 с.

88. Цепин М.А. Исследование пневмостатической формовки некоторых сплавов в состоянии сверхпластичности. Автореф. канд. дисс. Москва, МИСиС, 1975.

89. Цепин М.А., Ершов А.Н., Юхтанов Д.В. Определение реологических коэффициентов сверхпластичных материалов // Изв. вузов. Черная металлургия, 1985. № 3. - С.67-71.

90. Цепин М.А., Ершов А.Н, Феноменологические закономерности структурной сверхпластичности // Известия ВУЗов. Черная Металлургия, 1991. -№ 11. С. 47-49.

91. Цепин М.А., Дженг Сын, Лисунец Н.Л., Чекин А.В. Реологическая модель течения материала с изменяющейся структурой при сверхпластическом деформировании // Инженерно-физический журнал, 2003. -Май-июнь. Том 76. - № 3.

92. Чашников Д.И., Черемных Д.М. Сверхпластичность металлических материалов // Физика и химия обработки материалов, 1972. С. 90100.

93. Чудин В.Н. Изготовление листовых радиаторов формообразованием -диффузионной сваркой пайкой // Сварочное производство. 1996. -№ 12.-С. 4-6.

94. Чудин В.Н. Процессы формообразования при ползучести и сверхпластичности // Кузнечно-штамповочное производство, 1997. № 7. -С. 20-23.

95. Чумаченко Е.Н. Расчет технологических параметров пневмоформовки оболочек в матрицу // Кузнечно-штамповочное производство, 1987. № 2. - С. 5-6.

96. Чумаченко Е.Н., Троицкий В.П., Чумаченко С.Е. Автоматизированный расчет тяжело нагруженных деталей и узлов металлургических машин. Уч. пособие. М.: МИСиС, 1998. 120 с.

97. Чумаченко Е.Н. Математическое моделирование формоизменения оболочек в условиях сверхпластичности. Учебное пособие. Моск. гос. институт электроники и математики. - М., 1999. - 158 с.

98. Чумаченко Е.Н., Цепин М.А., Чумаченко С.Е., Чекин А.В. Моделирование процессов сверхпластической формовки с учетом структурных изменений в металле // Наукоемкие технологии. 2001. № 1. - С. 3848.

99. Чумаченко Е.Н., Портной В.К., Аксенов С.А., Рылов Д.С. Сверхпластическая формовка титановых оболочек в широком диапазоне температур // Наука производству, 2003. №12. - С. 2-6.

100. Чумаченко Е.Н., Смирнов О.М., Цепин М.А Сверхпластичность: материалы, теория, технологии. М.: КомКнига, 2005. - 320 с.

101. Яковлев С.П., Чудин В.Н., Яковлев С.С. Изотермическая штамповка трапециевидных элементов трехслойных листовых конструкций изанизотропного материала//Кузнечно-штамповочное производство. 1996. -№ 8. С. 6-9.

102. Яковлев С.П., Чудин В.Н., Яковлев С.С., Соболев Я.А. Изотермическое деформирование высокопрочных анизотропных металлов. М., Тула: Машиностроение-1; изд-во ТулГУ, 2003. - 427 с.

103. Avery D.M., Backofen W.A. A structural basis for superplasticity. Transaction of the ASM, v.58,1965. P. 551-562.

104. Backofen W.A., Turner J.R., Avery D.H. Superplasticity in Zn-Al alloys // Transactions of the ASM. V.57, 1964. - P. 914-919.

105. Baldo O., Diaz J., Martinez F. et.al. Numerical Simulation of SPF/DB Processes // Superplasticity: 60 Years after Pearson. Ed. By N. Ridley. The Institute of Materials. 1995. P. 218-234.

106. Biba N.V., Lishnij A.I., Sadykhov O.V., Stiebounov S.A. Design and Analysis of SPF Technology with FORM-2D Sistem // Materials Science Forum. 1994. VI70-172. P. 687-692.

107. Chandra N., Rama S.C., Rama J. Design and Analysis of 3D Superplastic Forming Processes // Materials Science Forum. 1994. V170-172. P. 577-582.

108. Chumachenko E.N., Smirnov O.M. Computer Aided Design of SPF Processes Based on the SPLEN Program Set // Materials Science Forum. 1994. V170-172. P. 601-606.

109. Collier A.D., Jackson N. Induatrialization of SPF within Bae Military Aircraft // Superplasticity: 60 Years after Pearson. Ed. By N. Ridley. The Institute of Materials. 1995. P. 377-383.

110. Cornfild G.C. and Johnson R.H. The forming of superplastic sheet metal // Int. J. Mesh. Science, 1970, № 12, p. 479-490.

111. Dressei C.F. Application of SPF/DB Titanium Technology to Large Commercial aircraft // Superplasticity: 60 Years after Pearson. Ed. By N. Ridley. The Institute of Materials. 1995. P. 359-376.

112. Fitzpatrick G.A. The Exploitation of Superplasticity for Rolls-Royces Wide Chord Fan Blsde // Superplasticity: 60 Years after Pearson. Ed. By N. Ridley. The Institute of Materials. 1995. P. 347-350.

113. Gibson R.C., Brophy J.H. Microduplex Nickel-Iron-Chromium Alloys, Proceedings of the 16th Sagamore Army Materials Conference, 1969.

114. Ghosh A.K., Hamilton C.H. Mechanical Behaviour and Hardening Characteristics of Superplastic Ti-6A1-4V alloy. Metallurgical Transatios A., 1979, v.lOA. N 6. - P. 699-706.

115. Ghosh A.K. and Hamilton C.H. Superplastic Forming of Long Restangular Box Section Analysis and Experiments. Proc. ASM Conference on Process Modeling, 1980. P. 303-331.

116. Hamilton C.H., Chosh A.K., Wert J.A. Superplasticity in engineering alloys: a review // Metals Forum.- 1985.- V.8. -N 4. P. 172-190.

117. Holt D.N., Backofen W.A. Superplasticity in the Al-Cu eutectic alloy. Transactions of the ASM. V.59, 1966. - P. 755-768.

118. Holt D. The relation between superplasticily and grain boundary shear in the Aluminium-Zinc Eutectoid alloy // Transactions of Met. Soc. of AIME, 1987, v. 239, № 4, p. 1034-1040.

119. Johnson R.H. Superplasticity in metals and alloys // Spectrum, 1969. -N64.-P. 8-10.

120. Jovane F. An approximate analysis of the superplastic forming of a thin circula diaphragm. Intern. // J. Mech. Set., 1968. N10. - P. 423-427.

121. Kahandal R., Yasui K. Recent Advancements in SPF/DB Technology // Materials Science Forum. 1997. V. 243-245. P. 687-694.

122. Marciniak Z. "Arch.Hutn", 1969, v.13, p. 305.

123. Matsuo M. Properties of Superplastic 5083 Alloy and its Applications // Superplasticity: 60 Years after Pearson. Ed. By N. Ridley. The Institute of Materials. 1995. P. 277-283.

124. Morrison W.B. Superplasticity of low allow steels // Transactions Qwartarty. V.61. - W.3, 1968. - P. 423-434.

125. Nieh T.G., Wadsworta J., Sherby O.D. Superplasticity in Metals and Ceramics. Cambridge University Press. Cambridge, UK. 1997. 273 p.

126. Osada K., Yoshida H. Recent Applications of Superplastic Materials in Japan // Materials Science Forum. 1994. V. 170-172. P. 715-724.

127. Packer C.M. and Sherby O.D. An Interpretation of the Superplasticity Phenomenon in Two-Phase Alloys // Trans. Quart. ASM, 60, 1967.-P. 21.

128. Pearce R., Swanson C.J. Superplasticity and metal forming // Sheet Metal Ind., 1970, 47. N 7. - P. 599-603.

129. Pearson C.E. The viscous properties of extruded eutectic alloys of lead-tin and bismuth-tin. J.Inst.Metals, 1934, v. 54, pp. 11-123.

130. Rassmann V.G., Muller P. and Grabner W. Neue Hutte, 17, Jg. Heft, August, 1972.

131. Sadeghi R., Pursell Z. Finite Element Modeling of Superplastic Forming Using Analytical Contact Surfacts // Materials Science Forum. 1997. V243-245. P. 719-728.

132. Schelosky H. Beitrag zum Verhalten superplastischer Werkstoffe beim Massivumformen. Ber. Inst. Umformtechen. Univ. Stuttgart, 1976, N 37, 185 p.

133. Shang В., Mao W., Li Z. Superplastic Forming of Т1зА1 Alloy and its Application in Aerospase // Materials Science Forum. 1997. V243-245. P. 775782.

134. Sherby O.D., Wadsworth J. Superplasticity and superplastic forming proceses. 11 Material Science and Tehnology. 1985. - V.l. - N9. - P. 925-936.

135. Sherby O.D., Wadsworth J. Superplasticity Recent + advanced and future directions // Progress in Materials Sciences. - 1989. - Vol. 33. - P. 169221.

136. Stacey R.J., Butter R.G. New Market Areas for Superplastic Aluminum // Superplasticity: 60 Years after Pearson. Ed. By N. Ridley. The Institute of Materials. 1995. P. 284-295.

137. Swale W. Superplastic Forming of Large Titanium 6A14V and Turbo Prop. Nacelle Products // Superplasticity: 60 Years after Pearson. Ed. By N. Ridley. The Institute of Materials. 1995. P. 351-358.

138. Thomsen Т.Н., Holt D.L., Backofen W.A. Forming of Superplastic Sheet Metal in Bulging Dies. // Metals Engng. Quart, 1970, 10. N 2. - P. I.

139. Underwood E.E. A raview of superplasticity. Journal of Metals, 1962.- v. 14.-P. 914-919.1. Утверждаю»

140. Федеральное государственное унитарное предприятие

141. ОБ ИСПОЛЬЗОВАНИИ РЕЗУЛЬТАТОВ РАБОТЫ