2. НАУК А
ТЕХНИКА
П Р О И З В ОДС Т В О
*Чумаченко Е.Н., Смирнов О.М., Цепин М.А. Сверхпластичность: материалы, теория, технологии. М.: Ком Книга, 2005. 320 с.
**Смирнов О.М. Обработка металлов давлением в состоянии сверхпластичности. М.: Машиностроение, 1979. 184 с.
М Е ТА Л Л У РГ • № 1 2 • 2 0 1 2
Давление, МПа
После завершения сварки оснастку вместе с пакетом заготовок дополнительно нагревают до температуры
сверхпластичности, и в образовавшейся
полости создается давление, необходимое для обеспечения пневмотермической формовки в состоянии сверхпластичности.
Для этого необходимо создание
Рис. 1. Деталь типа
Рис. 2. Область нанесения антисварочного
«тройник»
покрытия
определенных температурных условий,
зависящих от материала детали и давления, изме30
няющегося по ходу процесса для обеспечения по25
стоянства скорости деформации. Необходимые
20
параметры и характер их изменения по ходу про15
цесса определяются в результате математическо10
го моделирования.
5
В качестве примера рассмотрен процесс ма0
2000
2500
3000
500
1000
1500
Время, с
тематического моделирования изготовления
детали данного типа из двух листов титанового
Рис. 3. График зависимости давления от времени,
полученный по результатам моделирования
сплава ВТ20 толщиной 3 мм. Диаметры трубных
частей детали (см. рис. 1) для моделирования составляют: центральный – 30 мм, правого отвода
– плотность – 4,5·10–6 кг/мм3;
– 26 мм, левого отвода – 28 мм.
– коэффициент пропорциональности –
На две заготовки наносится антисварочное
0,597488 ГПа;
покрытие (рис. 2, показано красным цветом).
– скорость деформации – 0,0016**;
Далее заготовки складываются поверхностя– модуль скоростного упрочнения – 0,42**.
ми с антисварочным покрытием друг к другу и
Формообразование производится только за
свариваются по торцам электродуговой сваркой.
счет утонения заготовки. Поведение материала в
Затем пакет помещают в оснастку в прессе для
области перехода от места, где прошла диффузипневмотермической формовки в режиме сверхонная сварка, к месту с антисварочным покрытипластичности, где и происходит диффузионная
ем, учтено путем сшивки узлов элементов в этой
сварка в зонах без покрытия при температуре
области. Поведение торцевых частей заготовки,
910°С и давлении сжатия 10 атм (см. рис. 2, зона
где будет происходить формообразование, учтедиффузионной сварки показана голубым цветом).
но в модели запретом движения торцов по норДля определения параметров последующей
мали к направлению торцов.
формовки в режиме сверхпластичности процесс
В результате моделирования процесса форсмоделирован в программном комплексе PAMмовки исследуемой детали был получен график
STAMP 2G французской фирмы ESI Group. При
зависимости давления от времени, обеспечиваюмоделировании использовали упрощенную мощей постоянство скорости деформации при макдель поведения материала в режиме сверхпласимальном давлении 25 МПа и времени формовстичности*
ки – 2818 с (рис. 3).
m
σ=Kέ ,
В результате моделирования процесса формовки видно, что оба листа формуются симмегде K – коэффициент пропорциональности; έ –
трично, и за одну операцию получается цельная
скорость деформации; m – модуль скоростного
деталь (рис. 4).
упрочнения; σ – напряжение.
Для задания модели материала ВТ20 в проПосле обрезки припусков получается готограммном комплексе использовали следующие
вая цельная деталь, которая максимально попараметры:
вторяет геометрию оснастки, т.е. не требуется
– модуль Юнга – 112 ГПа;
доводка детали как после формовки, так и после
– коэффициент Пуассона – 0,333;
сварки.
51
