Анотація до роботи:

Маковецький В.В. Удосконалювання технологій і оснащення для гарячого штампування просторових тонкостінних конструкцій з титанових сплавів з підвищеною точністю геометричних характеристик.-Рукопис.

Дисертація на здобуття вченого ступеня кандидата технічних наук з фаху 05.03.05- Процеси та машини обробки тиском - Донбаська державна машинобудівна академія, Краматорськ, 2002 р.

Дисертація присвячена розробці технологій штампування просторових тонкостінних конструкцій з сплавів типу ВТ22, ВТ20, що істотно знижують короблення заготовок.

Виконано теоретичні дослідження напружно -деформованого стану правки гибкою титанових заготовок. Розвинено математичну модель правки і її чисельну реалізацію, що дозволяє задати прогин у залежності від кривизни заготовки.

Описано результати досліджень зразків з пластичних матеріалів, проведених з метою виявлення можливого типу компенсаційних виступів у чорновому рівчаку.

Проведено дослідження короблення штампувань з компенсаційними виступами виконаними у чорновому рівчаку штампу. Дослідження проводилися на виробах типу панелей та коробок.

Приведено методику визначення геометричних характеристик компенсаційних виступів чорнового рівчака штампа.

У якості використання удосконаленої технології вона була застосована для штампування ряду заготовок з сплавів ВТ22, ВТ20 використаних в аерокосмічній промисловості.

У дійсній роботі приведені науково-обгрунтовані технологічні розробки, спрямовані на удосконалювання сучасного заготівельного виробництва, зокрема підвищення показників якості виготовлення штампувань з титанових сплавів типу ВТ 22 просторової конфігурації на основі розробки математичної моделі, програмних засобів і практичних рекомендацій з удосконалювання штампів і технологічних режимів процесу.

Виконання даного дослідження дозволило вирішити поставлені задачі, а саме:

1. Розвинено модель виправлення заготовок з титану, заснована на теорії пружно-пластичного вигину. В основу математичної моделі напружно - деформованого стану процесів правки гибкою складнопрофільних титанових виробів

було покладене чисельне рекурентне рішення кінцево-різницевої форми умови статичної рівноваги виділених елементарних поперечних перетинів заготовки.

2. Розроблено алгоритм автоматизованого проектування технологічних режимів правки гибкою заготовок з складною конфігурацією форми поперечного перетину. Проведені експериментальні дослідження підтвердили достовір-

ність розвинутої моделі. Це дозволило більш ефективно виявити діапазон виправлення штампувань.

3. Експериментальні дослідження на пластичних зразках показали, що при штампуванні моделі коробчатого типу і типу панелі з виступом з попередньо сформованими компенсаційними виступами різноманітного виду показують, що використання різних форм компенсаційних виступів може бути застосоване для досліджень на натурних зразках з метою зміни напрямку течі металу

14

і перерозподілу залишкових напруг при штампуванні й одержання рекомендацій, що дозволяють знизити короблення заготовок.

4. При проведенні експериментальних досліджень з натурними зразками з титанових сплавів типу ВТ22 установлено, що найбільш ефективний технологічний варіант, що приводить до найбільшого зниження прогину штампування, це виконання компенсаційних виступів, для штампувань типу панелі з виступом, розташованих по обидві сторони від основного. При цьому зменшення короблення від рівня, що допускається спостерігається на ділянках: по мінімально допустимим розмірам і ; по середнім значенням розмірів и ; по максимально допустимим розмірам, і . Відповідно кожному діапазону складає: від 2% до 26%; від 4,1% до 23%; від 6,8% до 25,9% для вузької частини штампування і від 57% до 66%; від 61% до 69%; від 61% до 71% для широкої частини.

При проведенні досліджень з зразками з титанових сплавів типу ВТ22 установлено, що у випадку штампувань типу коробка кращий варіант, що приводить до найбільшого зниження вигину, при виконанні компенсаційних виступів у виді хвилеподібному профілю днища. При цьому зменшення короблення від рівня, що допускається для кожного діапазону розмірів компенсаційних виступів спостерігається на ділянках: по мінімально припустимим розмірам и; по середнім значенням розмірів, и ; по максимально припустимим розмірам , и . Відповідно кожному діапазону складає: від 44,5% до 54%; від 48,6% до 56,8%; від 42% до 54% для широкої частини штампування, від 44% до 49%; від 48% до 52%; від 42,3% до 46,4% для вузької її частини.

5. Розроблено практичні рекомендації з вибору режимів деформування й основних геометричних характеристик оснащення, що дозволяє спроектувати удосконалений технологічний процес для одержання виробів з високолегованих a+b титанових сплавів для штамповок типу панелей з ребрами та виступами різної висоти і конфігурації, напівфабрикатів коробчатого типу, що представляють собою як одиничну коробчату порожнину, так і складається з декількох зчленованих областей, орієнтованих визначеним чином у просторі.

При цьому отримано удосконалений технологічний процес виготовлення

штампувань типу панелей з виступами (з титанового сплаву ВТ-22, кронштейн

лівий і правий) з габаритами 126969164 мм, що дозволяє знизити короблення, спільно з гарячим виправленням штампування , вибравши величину прогину шляхом автоматизованого розрахунку, знизити короблення по торцям заготовки на 65...75%.

Удосконалено технологічний процес одержання штампувань коробчатого типу (з титанового сплаву ВТ-22, подовжня балка) з габаритами 134х644х45 мм, що дозволяє знизити короблення, разом з гарячим виправленням штампування,

15

вибравши величину прогину шляхом автоматизованого розрахунку, знизити короблення по торцям заготовки на 70...80 %.

6. Результати досліджень підтвердили проведене штампування ряду виробів просторової конфігурації: балка зовнішня, балка комбінована, балка перехідна, кронштейн нижній, рейка, коренева частина лонжерона, балка опорна, балка, панель з використанням розроблених рекомендацій, при цьому короблення знаходилося в межах допуску, що підтверджує правильність рішення задачі.

7. Удосконалені технологічні процеси й оснащення впроваджені у виробництво при одержанні штампувань кронштейн лівий і правий, подовжня балка і ряду виробів аерокосмічного призначення на Верхнє-Салдинському металургійному виробничому об'єднанні, а також при одержанні ряду виробів на ЗАТ “ВУК-ОЙЛ”.

Публікації автора:

1.Маковецкий В.В., Бражник В.Я. Снижение остаточных деформаций при короблении пространственных конструкций за счет оптимизации формы исходной заготовки // Совершенствование процессов и машин обработки металлов давлением. Сб. научн. тр. - К.: УМК ВО. 1988. - С.46-48.

2.Ефимов В.Н.. Маковецкий В.В., Пятибратов В.Н. Повышение качества штамповки тонкостенных полуфабрикатов // Кузнечно-штамповочное производство.-М.: Машиностроение. - 1990. -№4.- С.7-8.

3.Ефимов В.Н., Маковецкий В.В., Суров Е.П. Технологические особенности штамповки тонкостенных полуфабрикатов // Разработка и исследование высокоэффективных технологических процессов, оснастки и оборудования. Обработка металлов давлением. Сб. научн. тр. - К.: УМК ВО. 1990. - С.60-64.

4. Маковецкий А.В., Маковецкий В.В. Получение заготовок из титановых сплавов с использованием управления режимами и специальной оснастки // Удосконалення процесів та обладнання обробки тиском в металургії і машинобудуванні. Зб. наук. пр. - Краматорськ: ДДМА. -2000. -С.46-48.

5.Маковецкий В.В, Соколов Л.Н. Технологические приемы получения поковок типа панели с выступом // Удосконалення процесів та обладнання

обробки тиском в металургії і машинобудуванні. Зб. наук. пр. - Краматорськ: ДДМА. - 2001. - С.236-239.

6 Маковецкий В.В. Соколов Л.Н. Усовершенствованная технология получения штамповок типа коробок // Ресурсозберігаючі технології виробництва та обробки тиском матеріалів у машинобудуванні. Зб. наук. пр. - Луганськ: СНУ. -2001. - С.74-77.

7. Соколов Л.Н., Маковецкий В.В. Исследование заготовок типа коробок с предварительными компенсационными выступами // Удосконалення процесів та обладнання обробки тиском в металургії і машинобудуванні. Зб. наук. пр. - Краматорськ: ДДМА. - 2002. - С.305-309.

8. Маковецкий В.В., Завгородний Д.В. Исследование напряженно-деформированного состояния при правке штамповок из титановых сплавов // Удосконалення процесів та обладнання обробки тиском в металургії і

16

машинобудуванні. Зб. наук. пр. - Краматорськ-Хмельницький: - ДДМА. -2002.- С.139-142.

9. А.с. 1697965 СССР, МКИ В21 J 5/00, 5/12. Способ изготовления поковок панелей с выступами / В.Н. Ефимов, В.В.Маковецкий, В.К.Катая, В.Н.Пятибратов, Е.П.Суров, А.С. Перебейнос. Заявка №4689247/27. Заявл. 10.05.89. Опубл. Бюл.№46, 1991.С.54.

10. А.с. 1789317 СССР, МКИ В21 J 5/00, 5/12. Способ изготовления поковок типа панелей с разносторонне расположенными выступами / В.Н. Ефимов, В.В.Маковецкий, Е.П.Суров, А.С.Перебейнос, В.П.Оськин. Заявка № 4689247/27. Заявл. 3.05.90. Опубл. Бюл.№3, 1993.С.34.

11. А.с. 1819728 СССР, МКИ В21 K 5/00, 1/76. Способ получения изделий с дном и замкнутыми по периметру стенками / В.В.Маковецкий, В.Н. Ефимов, А.В.Маковецкий, Е.П.Суров. Заявка № 4921863/27. Заявл. 25.03.91. Опубл. Бюл.№21, 1993.С.38.

12. Маковецкий В.В. Экспериментальные исследования на моделях из пластичного материала процесса штамповки полуфабрикатов с удлиненной осью // Деп. в УкрНИИНТИ. №193 - Ук 90, 1990. - 14 с.

13. Ефимов В.Н., Маковецкий В.В., Спиридонов И.В. Коробление оребренных штампованных полуфабрикатов // Прогрессивные методы получения конструкционных материалов и покрытий повышающих долговечность деталей машин: Тр. науч.техн. конф.- Волгоград: 1989. -С.138-139.

14. Маковецкий В.В., Тихий В.В. Особенности штамповки несимметричных и осесимметричных тонкостенных заготовок из титановых сплавов // Прогрессивные технологии, оборудование и организация заготовительного производства. Тез. докладов конференции. – Киев: 1990. -С.21-22.

15. Маковецкий В.В., Маковецкий А.В. Получение полуфабрикатов типа коробок и панелей из титановых сплавов // Проблемы техники, технологии и экономики машиностроительного производства. Тез. докладов межвузовской научно-технической конференции. - Краматорск: ДГМА. - 1996. -С.33-34.

Особистий внесок автора в роботах, надрукованих в співавторстві:

[1,3,9,14,15] - розроблено технологічні схеми та прийоми, запропоновано методика удосконалювання технологічних процесів;

[2,4,5,6,7,13] - поставлено експерименти, проведено дослідження і оброблено результати, удосконалено технологічні процеси;

[9,10,11] – запропоновано попереднє деформування с формоутворенням основних та компенсаційних виступів, розташування виступів, розробка технологічної схеми формоутворення з хвилеподібними наборами металу;

[8] - розвинено математичну модель напружно - деформованого стану, виконано її чисельну реалізацію.

[9,10,11] – запропоновано попереднє деформування з формоутворенням і розташування компенсаційних виступів.

17