7. СЕКЦИЯ МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЯ И ОБРАБОТКИ МЕТАЛЛОВ ДАВЛЕНИЕМ

СЕКЦИЯ МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЯ
И ОБРАБОТКИ МЕТАЛЛОВ ДАВЛЕНИЕМ

УДК 621.5

О ВЛИЯНИИ НАЧАЛЬНОЙ ТЕМПЕРАТУРЫ ЭЛЕКТРОЛИТА

НА РАСПОЛОЖЕНИЕ ЗОНЫ УДАЛЕНИЯ ПОКРЫТИЯ TiN

ПРИ электролитно-плазменной обработке

Сосновский Д.А., Парфенов Е.В., Быбин А.А.

Научный руководитель – к.х.н., доцент Невьянцева Р.Р.

Уфимский государственный авиационный технический университет

В работе изучается процесс удаления покрытия из нитрида титана с компрессорных лопаток ГТД из стали ЭИ-961Ш электролитно-плазменным методом в 5% сульфате аммония при напряжении 320 В и различной начальной температуре электролита в ванне без температурной стабилизации. Электролитно-плазменная обработка (ЭПО) проводились на цилиндрических образцах Æ 7 мм и длиной 55 мм из стали ЭИ-961Ш с покрытием TiN толщиной 3-5 мкм. Было установлено, что варьирование начальной температуры раствора от 80 до 30 ^ОС приводит к повышению площади удаленного покрытия от 5 до 50% при времени обработки 15 минут, при этом шероховатость полированной зоны уменьшается на 50-20 % относительно исходной шероховатости соответственно. Отмечается также, что в указанном интервале температур участок поверхности, с которого удалено покрытие, при начальной температуре 80 и 60 ^ОС расположен в нижней, при 40 ^ОС – в средней, а при 30 ^ОС – в верхней части образца.

Полученные результаты объясняются с использованием представлений о влиянии температуры электролита на механизм функционирования парогазовой оболочки (ПГО), которая возникает на поверхности обрабатываемой детали-анода при высоких напряжениях. В зависимости от температуры электролита, ПГО может содержать участки пузырькового, переходного и пленочного типов кипения. Низкая температура раствора способствует образованию пленочного кипения, в то время как высокая – пузырькового. Было установлено, что пленочное кипение способствует интенсивному окислению поверхности, переходное – съему оксидного слоя, а пузырьковое – полированию поверхности. Неравномерность температуры электролита вдоль образца при различных ее начальных значениях приводит к смещению зоны удаления покрытия в соответствии с зоной переходного типа кипения. Полученные данные подтверждаются динамикой характеристик переменной составляющей тока, иллюстрирующей функционирование ПГО.

УДК 669.74

Влияние легирующих элементов
на количество гамма-штрих фазы
в жаропрочных никелевых сплавах

Красильникова М.А.

Научный руководитель – д.т.н., профессор Воздвиженский В.М

Рыбинская государственная авиационная технологическая академия

Целью данной работы было исследование влияния химического состава сплава на количество интерметаллидной упрочняющей g ¢ -фазы .

Для анализа использовалась выборка из 25 сплавов с переменным легирующим комплексом. Особенностью работы явилось широкое применение ЭВМ с использованием профессионального пакета STATISTICA V6.0, а так же использование аналитических методов (корреляционного и регрессионного анализов), что позволило сократить время на проведение исследований и повысить их эффективность.

При теоретическом анализе была установлена связь между количеством g ¢ - фазы и видом диаграмм состояния двухкомпонентных систем "Ni - Me": элементы с малой предельной растворимостью в никеле увеличивают количество g ¢ - фазы. Поэтому объединение элементов в группы впервые проводилось на основе общности диаграмм состояния.

Полученные результаты приводят к выводу о возможности использования эквивалентного или приведенного к алюминию содержания легирующих элементов, определяющих влияние на количество g ¢ - фазы в сплаве. Данное отношение предлагается использовать впервые:

(Al)пр=[8,9Al+5,1Ti+3,0(NbV) +0,13(WhfMo)-0,26(CrFeCo)-23,9C]/8,9

Точный прогноз можно сделать непосредственно по графику ² Количество g ¢ - фазы M ¾ (Al)пр² , где экспериментальные точки почти идеально ложатся на расчетную прямую. Полученное регрессионное уравнение имеет вид:

M = 8,84(Al)пр ± 1,64.

Линейная взаимосвязь соответствует ожидаемой по анализу диаграммы состояния, имеющей своеобразную форму с очень большой областью переменной растворимости и крутой линией сольвуса. Таким образом, расчет количества g ¢ -фазы можно производить с высокой точностью с использованием алюминиевого эквивалента.

УДК 621.357.7

МОДИФИЦИРОВАНИЕ ПОВЕРХНОСТИ МЕТАЛЛОВ И СПЛАВОВ
ПРИ ГАЛЬВАНОМЕХАНИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКЕ

Рузанова Т. А., Салихов И. А.

Научные руководители – к.х.н., доцент Попов В.И., к.т.н., доцент Акмаев О.К.

Уфимский государственный авиационный технический университет

Электролитические покрытия металлами и сплавами, получаемые в условиях механической активации, отличаются комплексом ценных свойств – повышенной микротвердостью, устойчивостью к износу и коррозии; их нанесение протекает с повышенной, по сравнению с обычными гальванопокрытиями, скоростью и позволяет сократить число технологических операций, в т.ч. экологически небезопасных на стадиях подготовки поверхности и дополнительной отделки. Для технологической реализации таких покрытий необходимо изучение взаимосвязи между механизмом процесса их формирования и свойствами полученных осадков. Исследование выполнялись в потенциогальванодинамических, статических и импульсных режимах электролиза различных электролитов железнения, хромирования и никелирования при варьировании температурных и гидродинамических факторов. Покрываемая поверхность непрерывно, или периодически обрабатывалась различными активаторами.

Покрытие имеет структуру от мелкозернистой до квазиоморфной, так как активация стимулирует выход дислокаций на поверхность и рост числа центров кристаллизации. Дислокации служат барьером для распространения возможных трещин. Измерения значений стационарных потенциалов указывают, что металл в ядре дислокации электрохимически активен, вне его – пассивен, что способствует повышению прочности материалов. Максимальная микротвердость отмечается при использовании алмазных активаторов и падает в ряду: карбид кремния, титан, фторопласт. Исследовано осаждение покрытий из различных электролитов, например, электролитическим железом из оксалатно - сульфатного и сульфаминового. В обоих электролитах обнаружено, что динамика роста покрытий во времени характеризуется автоколебаниями плотности тока. Такие колебания дают прямую информацию о формировании зерен кристаллов железа, межзеренных границ и отдельных слоев осадки, а роль “фона”, вызывающего часть колебательных эффектов, выполняет критическое газонаполнение электрода выделяющимся водородом.

УДК 669.713.7

МАТЕМАТИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ АЛГОРИТМА КОНТРОЛЯ
И УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ ГИДРОЭКСТРУЗИИ МЕТАЛЛОВ

Кораблин А.В.

Научный руководитель – д.т.н., профессор Кудюров Л.В.

Самарский государственный технический университет

Как известно, процесс гидроэкструзии металлов сопровождается высокими давлениями рабочей жидкости (1-3 ГПа). При этом между материалом заготовки и стенкой инструмента (контейнера) создаётся тонкий смазочный слой; контакт частиц заготовки со стенкой инструмента настолько незначителен, что на выходе скорость материала полуфабриката резко возрастает (эффект “выстреливания”). Наличие значительных ускорений обусловлено тем, что сила давления рабочей жидкости на выходе превышает силу сопротивления трения между слоями материала заготовки и стенкой инструмента. Практически бывает необходимо, чтобы это рассогласование было минимальным. Скорость истечения материала заготовки на выходе не должна превышать заданной. Разработка эффективной системы автоматизированного контроля и управления процессом гидроэкструзии поможет свести возможность возникновения “выстреливания” к минимуму. Предлагаемая математическая модель основана на использовании зависимости между давлением рабочей жидкости на входе и скорости истечения материала заготовки на выходе. Она учитывает потери энергии на преодоление трения, местные потери и потери за счет неравномерности распределения скорости по течению. При этом в качестве “измеренной” принимается скорость на выходе, полученная из решения задачи пластогидродинамики с учетом объемной вязкости смазочного слоя в силу имеющего место сильного сжатия рабочей жидкости между материалом заготовки и стенкой контейнера. Для оценки достоверности математической модели можно использовать поправку к величине давления рабочей жидкости, определяемой из решения задачи пластогидродинамики по численно построенной зависимости скорости материала на выходе от давления рабочей жидкости на входе. Эта поправка принимается “истиной” на основании того, что достоверность результатов решения самой задачи пластогидродинамики подтверждается экспериментальными данными.

УДК 620.191.5:620.197+667.637.2.

ЗАВИСИМОСТЬ ОТРАЖАТЕЛЬНОЙ СПОСОБНОСТИ
И ЕЕ СТАБИЛЬНОСТИ ПРИ ОБЛУЧЕНИИ ЭЛЕКТРОНАМИ

ОТ РАЗМЕРОВ ГРАНУЛ ПОРОШКОВ ZnO

Лазарев Е.В.

Научный руководитель - д.ф.-м.н., профессор Михайлов М. М.

Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники

Целью работы является экспериментальное исследование влияния размеров гранул (r) на оптические свойства порошков ZnO. Анализировали спектры диффузного отражения (ρ_λ) и интегральный коэффициент поглощения солнечного излучения (а_s) порошков ZnO с различными размерами гранул. Радиационную стойкость оценивали по разностным спектрам диффузного отражения (Δρ_λ) и по изменению интегрального коэффициента поглощения солнечного излучения (Δа_s) при облучении.

Порошки с различными размерами гранул получали отсевом на ситах исходного порошка с размерами ячейки 100, 160, 200, 315 и 400 мкм. Образцы для исследований были изготовлены прессованием порошков оксида цинка под давлением 10⁷ Па. Измерение спектров диффузного отражения образцов до и после облучения, а также облучение электронами с энергией 30 кэВ, при плотности потока 5·10¹³см^-2×с^-1, осуществляли в установке “Спектр-1” в вакууме не хуже 10^-5Па. Облучение проводили при двух значениях потока электронов, равных 5·10¹⁶ см^-2 и 1·10¹⁷ см^-2. Температура образцов при облучении и во время регистрации спектров составляла 300 К.

Отражательная способность образцов в зависимости от r изменяется с максимумом в области 250-350 мкм. Такая зависимость наблюдается для всего спектрального диапазона. Разница значений составляет 4-5,5 % для видимой области, и 5-8 % - для ближней ИК-области. Зависимость разностных спектров Δρ_λ в видимой области от r неоднозначна - наблюдается несколько перегибов. В ближней ИК-области проявляется ярко выраженный максимум примерно при160 мкм. Разность значений Δρ_λ составляет 1-2 % в видимой области и достигает 12-35 % в ближней ИК-области. Коэффициент поглощения а_s в зависимости от r изменяется с минимумом в области 300 мкм, минимальное значение составляет 0,127, максимальное – 0,173. Зависимость Δа_s от r имеет максимум в области, примерно, 160 мкм, разница значений достигает 0,036 при наибольшем значении 0,04.

УДК 666.798.2

синтез КАРБОНИТРИДА ТИТАНА СВС-методом
С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ХЛОРИДА АММОНИЯ

Лукьянова С.С.

Научный руководитель - к.т.н., доцент Марков Ю.М.

Самарский государственный технический университет

Карбонитрид титана это тугоплавкое соединение имеющее повышенные физико-механические и химические характеристики.

В настоящее время производство порошка карбонитрида титана традиционными способами сталкивается с большими трудностями из-за необходимости использования высокотемпературной энергоёмкой техники, которая не обеспечивает ни высокой производительности, ни требуемого качества промышленной продукции.

С целью увеличения концентрации реагирующих веществ в зоне синтеза и, как следствие, улучшения качества конечного продукта, отвечающего современным требованиям и критериям, представляет интерес использовать в процессах горения азид натрия в качестве азотирующего реагента вместо газообразного азота, а также дополнительно, не менее эффективные, галоидные соли различной химической природы. В отличие от СВС-технологии, применение азида натрия и галоидных солей (СВС-Аз) позволяет вводить азот непосредственно в зону химической реакции. Это существенным образом облегчает процесс горения, исключая диффузию внешнего азота через поры спекшегося продукта в зону реакции как это происходит и в традиционной СВС-технологии. Степень чистоты конечных продуктов, синтезируемых в режиме СВС с применением твердых азотирующих реагентов, отвечает самым высоким требованиям за счет достижения высокой концентрации реагирующих веществ в зоне синтеза.

Азид натрия является токсичным и относительно дорогим веществом, поэтому применение в качестве твердого азотирующего реагента при получении карбонитрида титана только одной аммонийной соли без азида натрия, в частности хлорида аммония, позволило бы удешевить целевой продукт и сделать технологию менее токсичной.

В том случае, когда нет необходимости применения высокочистого карбонитрида титана, например, при производстве шлифовальных паст и футеровочных огнеупоров, наиболее целесообразно использование способа, заключающегося в применение системы “титан-углерод-хлорид аммония”. При этом стехиометрическое уравнение реакции синтеза карбонитрида титана имеет вид:

Ti + 0,5C + 0,5NH₄Cl = TiC_0,5N_0,5 + 0,5HCl + 0,75H₂

Проведеный термодинамический анализ данной СВС-системы показал, что рассчитанные тепловой эффект реакции и температура горения достаточны для проведения СВС-синтеза карбонитрида титана по данной реакции.

Этот способ позволяет не только удешевить процесс производства карбонитрида титана, но и устранить недостатки, связанные с токсичностью азида натрия.

В то же время использование системы “ титан – углерод – хлорид аммония” имеет и ряд существенных недостатков: более низкое качество целевого продукта в сравнении с продуктом азидной технологии, а также выделение паров соляной кислоты в процессе производства.

УДК 620.191.5:620.197+667.637.2.

ВЛИЯНИЕ концентрации легирующих добавок Mg, Si, Zn

НА РАДИАЦИОННУЮ СТОЙКОСТЬ ПИГМЕНТОВ TiO₂ (АНАТАЗ)

Сенько И. В.

Научный руководитель - д.ф.-м.н., профессор Михайлов М. М.

Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники

Порошки диоксида титана используются в качестве пигмента в отражающих терморегулирующих покрытиях космических аппаратов, которые в процессе эксплуатации в космосе подвергаются воздействию различных видов излучений, в том числе и электронов. Одним из перспективных способов повышения радиационной стойкости пигментов является введение легирующих добавок для создания уровней захвата свободных носителей заряда, образующихся в процессе облучения порошков, что приводит к уменьшению концентрации центров окраски.

В данной работе легирующие добавки Mg, Si, Zn вводили в концентрации 0,5% и 1% по отношению к получаемому диоксиду титана с кристаллической решеткой анатаза. Образцы для исследований были изготовлены прессованием порошков анатаза под давлением 10⁷ Па. Измерение спектров диффузного отражения образцов до и после облучения в диапазоне 360-2200 нм, а также облучение электронами осуществляли в установке “Спектр-1” в вакууме не хуже 10^-5 Па. Облучение электронами с энергией 30 кэВ проводили при плотности потока 2,8× 10¹² см^-2×с^-1. Поток электронов составлял 10¹⁶ см^-2,температура образцов - 300 К. Радиационную стойкость оценивали по изменению интегрального коэффициента поглощения солнечного излучения (D a_s) после воздействия электронов. Интегральный коэффициент поглощения солнечного излучения рассчитывали как среднеарифметическое значение коэффициента диффузного отражения, измеренного в 24 точках, расположенных на равноэнергетических участках спектра излучения Солнца.

Установлено, что после воздействия электронов изменение интегрального коэффициента поглощения солнечного излучения порошков с концентрацией добавок 0,5% (D a_s=0,019), меньше по сравнению с D a_s порошка с концентрацией добавок 1%, равного 0,12. Таким образом, увеличение концентрации легирующих добавок Mg, Si и Zn от 0,5% до 1% нецелесообразно, так как это приводит к уменьшению радиационной стойкости порошков диоксида титана (анатаза).

УДК 669.245: 519.231

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ДОПУСТИМЫХ ИНТЕРВАЛОВ
СОДЕРЖАНИЯ ЛЕГИРУЮЩИХ ЭЛЕМЕНТОВ

В ЖАРОПРОЧНЫХ НИКЕЛЕВЫХ СПЛАВАХ

Никифоров П.Н.

Научный руководитель – д.т.н., профессор Ганеев А.А.

Уфимский государственный авиационный технический университет

Все промышленные сплавы имеют интервал допуска по легирующим элементам (ЛЭ). Необходимость допуска вызывается технологическим процессом получения сплава. Размеры интервалов содержания ЛЭ зависят от условий технологического процесса выплавки и необходимости обеспечения регламентированных паспортных свойств сплава. Поэтому при разработке новых сплавов возникает потребность в установлении интервала допуска ЛЭ в сплаве, что требует дополнительных экспериментальных исследований.

В данной работе с целью обоснования интервала допуска ЛЭ и исключения таких экспериментов проведено исследование влияния содержания основных ЛЭ на интервал допуска в промышленных жаропрочных сплавах (ЖС) на основе никеля.

В ходе исследования исходные данные (средние значения концентраций го ЛЭ в м сплаве и интервалы варьирования концентраций ЛЭ ) фильтруются по двум критериям:

по коэффициенту вариации v;

по ширине интервала варьирования содержания ЛЭ в сплаве

По отфильтрованной выборке были получены уравнения регрессии (УР) интервалов варьирования содержания ЛЭ по среднему содержанию ЛЭ в ЖС и построены их графики, где по оси абсцисс откладывалось среднее содержание ЛЭ в сплаве , а по оси ординат – интервал варьирования содержания ЛЭ в соответствующем сплаве (всё – в весовых процентах).

По окончании расчётов и проверки адекватности построенных УР был проведён их анализ. Обнаружено, что УР, построенные для растворных упрочнителей (, , , и т.д.), имеют линейный характер, а для растворно-дисперсионных упрочнителей (, , , ) – квадратичный, что говорит об опасности “перелегирования” ЖС растворно–дисперсионными упрочнителями.

УДК 535.3:678.686

НОВЫЕ ПОЛИМЕРНЫЕ МАТЕРИАЛЫ В ОПТИКЕ

Шагеева И.К.

Научный руководитель - к.х.н., докторант Амирова Л.М.

Казанский государственный технический университет

Полимерные материалы находят широкое применение в различных отраслях науки и техники. Непрерывно возрастает использование полимеров в оптике как заменителей традиционных неорганических материалов. Это обусловлено набором ценных физико-механических свойств полимеров, а также хорошей технологичностью.

Одними из наиболее универсальных полимеров, применяемых в оптике, являются эпоксидные смолы. Но их использование ограничивается рядом неблагоприятных факторов, к которым относятся высокий коэффициент термического расширения, узкий интервал варьирования показателя преломления, низкие тепло-, термо- и огнестойкость.

Целью данной работы было устранение перечисленных выше недостатков путем модификации эпоксидиановых олигомеров. В качестве модификатора были использованы глицидиловые эфиры кислот фосфора (ГЭФ).

Проведенные исследования показали, что благодаря значительному отличию показателей преломления исходных олигомеров мы можем получать композиции с интервалом варьирования показателя преломления от 1,49 до 1,58. Важно и то, что полученные системы обладают меньшими по сравнению с промышленными образцами рассеиванием и поглощающей способностью в видимой и ближней инфракрасной областях. Получаемые оптические материалы обладают также высокими прочностными и адгезионными свойствами.

Вся совокупность представленных свойств полученных оптических материалов предполагает широкий спектр их использования в оптике. Примером использования могут быть оптические клеи, стекла, сферические и асферические линзы, связующие для оптических волокон и, как одно из новых направлений, -градиентная оптика.

Работа выполнена при поддержке Научно-образовательного центра КГУ (грант BRHE REC-007).

УДК 621.9

ФОРМИРОВАНИЕ СТРУКТУРЫ
ГРУППОВОГО ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА
С МИНИМИЗАЦИЕЙ ДЛИТЕЛЬНОСТИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ЦИКЛА

Парфенов А.В., Парфенов Е.В.

Научный руководитель – доц., к.т.н. Патрушев Г.А.

Уфимский государственный авиационный технический университет

Электронные модели позволяют обеспечивать высокую гибкость производства и возможность прогнозирования результатов внедрения разрабатываемых технологических процессов.

Целью данной работы является создание оптимальной структуры группового технологического процесса (ГТП) с минимальной длительностью технологического цикла (Тц).

Разработан метод технологического проектирования. Он основан на интеллектуальных технологических моделях, содержащих знания о проектных решениях и условиях их получения. Это обеспечивает информационную поддержку жизненного цикла технологии изготовления деталей ГТД. Суть метода заключается в заполнении и развитии базы знаний (динамического массива) о единичных ТП, а именно: маршрут обработки, значения партии деталей, передаточных партий, количества оборудования и пооперационного времени. Создан способ накопления технологических знаний. Преимуществом способа является обеспечение автоматизированной подготовки ТП в процессе проектирования для последующего оптимального формирования структуры ГТП. Автоматизированное формирование основано на иерархии элементов технологических процессов и на их логической расстановке. Формируется оптимальный план обработки ГТП в первом приближении. Оптимизация производится на операционном уровне. Оптимальная структура ГТП зависит от значения Тц, которое задает технолог. Производится поиск очередности запуска деталей ГТП, при котором рассчитываемое значение Тц меньше или равно заданного технологом. В итоге, представлен оптимальный план обработки ГТП, график загрузки оборудования, оптимальное значение Тц. Система должна войти в комплекс САПР и иметь прямую связь с системами, применяемыми на производстве. Поставленная задача решалась с помощью среды визуального программирования Delphi для Windows.

УДК 621. 983. 1

Влияние анизотропии механических свойств
на величину фестонов при производстве банок

для прохладительных напитков

Алексеенко О.А.

Научный руководитель – к.н.т., доцент Лосев М.Г.

Самарский государственный аэрокосмический университет

Технология изготовления банки заключается в применении операций листовой штамповки: 1–ый переход вытяжки и последующая вытяжки с утонением стенки. Одним из основных требований предъявляемых при производстве банок (далее стакан) является необходимость получения заданной разницы высот фестонов и впадин. Пути решения данной задачи могут идти по двум направлениям:

1. Использование профильной заготовки

2. Получение таких показателей анизотропии в плоскости листа, обеспечивающая выравнивание высоты стенки стакана по периметру.

Использование первого метода достаточно сложно и не всегда технологично в изготовительных операциях. Более эффективным является второй метод, позволяющий не только повысить технологические показатели при вытяжке, но и расширяет возможности задания текстуры.

Согласно проведенным экспериментам была составлена математическая модель, позволяющая проследить за изменением толщины и высоты стенки стакана при 1–ом переходе вытяжки и последующей протяжки. Применение метода численного интегрирования и условия постоянства объема позволило получить объем стакана после 1-го перехода вытяжки и последующей вытяжки с утонением стенки. Далее путем пересчета была установлена зависимость высоты фестонов от показателя анизотропии. Представленные графически зависимости позволяют более наглядно выявить характер изменения высоты и толщины стенки стакана от показателей анизотропии. Анализ полученных зависимостей показывает, что закон изменения высоты фестонов и толщины стенки изделия от является не линейным, кроме того учтена ориентация главных осей деформаций относительно главных осей анизотропии.

Предложенная методика позволяет определить высоту фестонов и толщину стенки стакана в зависимости от в плоскости листа и, задаваясь минимальной разницей высот фестонов и впадин, определить необходимое значение коэффициентов анизотропии в плоскости листа.

УДК 621.785

ИССЛЕДОВАНИЕ ЗАКАЛОЧНЫХ ТРЕЩИН В СТАЛИ 62SiCr5-Z

Боднарчук Д.А., Потрываев Д.И.

Научный руководитель – профессор Уваров В.В.

Самарский государственный аэрокосмический университет

В данном исследовании произведен анализ и установлены возможные причины преждевременных разрушений цилиндрических крупногабаритных пружин в колесных тележках крановой платформы изготовленных из стали 62SiCr5-Z. Были изучены химический состав, макро и микроструктура темплетов пружин вблизи места разрушения. Макроскопический анализ позволил установить, что излом имеет хрупкий характер у всех разрушенных пружин, причем суммарная пластическая деформация составила e < 0,2%. Микроструктурными исследованиями шлифов вблизи зоны разрушения выявили значительное количество разветвленных и дезориентированных внутренних микротрещин, прерывистых по всей своей длине и имеющих вид закалочных трещин, образовавшихся при наличии высоких внутренних напряжений в решетке, когда с высокой скоростью образуется определенное количество мартенсита и продолжает существовать аустенит. Релаксация напряжений приводит к образованию свободных поверхностей трещин, первоначально расположенных в пределах игл мартенсита или на границе раздела фаз мартенсит – остаточный аустенит.

Анализ факторов, влияющих на закалку, показал, что склонность к образованию трещин увеличивается с повышением температуры нагрева под закалку, скорость охлаждения в мартенситном интервале имеет так же существенное значение. Замедление охлаждения в интервале мартенситного превращения (ниже 300° С) является единственно возможным способом снятия склонности изделий к образованию трещин при закалке.

УДК 621.755

ИССЛЕДОВАНИЕ МЕХАНИЧЕСКОГО ЛЕГИРОВАНИЯ
ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ПОРОШКОВОГО НИКЕЛИДА ТИТАНА

Гребень Р.А.

Научный руководитель - д. т. н., профессор Дроздов И. А.

Самарский государственный аэрокосмический университет.

С целью возможности использования метода механического легирования для разработки технологических схем производства изделий из никелида титана, исследовано влияние обработки порошковой смеси никеля марки ПНЭ-1 и титана марки ПТМ (эквиатомного соотношения) шарами при их смешивании в стальных банках емкостью 740 см³ лабораторного смесителя. Масса стальных шаров диаметром 17 мм составляла 650, скорость вращения смесителя – 45 об/мин. Обкатку шарами провели с продолжительностью выдержки 1, 2, 3, 5, 40, 200, 300 ч с отбором проб. Количество проб массой от 0,2 до 0,5 г каждой выборки было 10. Пробы разделяли на магнитную (никель) и немагнитную (титан) составляющие стальным отполированным стержнем, намагничиваемым постоянным магнитом. Разделенные части смеси взвешивали на аналитических весах (точность 10₂^-4). После 40, 200 и 300 ч обработки порошковая смесь контролировалась на фазовый состав рентгеноструктурным анализом.

В результате исследования выяснено изменение качества смешивания (по коэффициенту неоднородности V_C), оказавшееся наилучшим после 3 ч обработки (V_C менее 10%) и сохранение фазового состава даже после 300 ч обработки шарами. Это указывает на то, что за данное время прошла первая стадия механического легирования, характеризующаяся образованием мелких частиц с намазанными слоями никеля и титана. Все частицы становятся ферромагнитными и магнитным методом их разделить нельзя. Частиц же немагнитных из сплава TiNi нет, или сплав имеет аморфное строение и содержится в слоистых частицах. Рентгеноструктурным анализом обнаружено только две фазы (отражение от плоскостей кристаллических решеток никеля и титана). После продолжительной обкатки порошковая смесь механоактивирована наклепом и обладает повышенной диффузионной активностью к сплавообразованию и консолидации. Из литературы известно, что можно получить за указанное время обработки шарами порошок сплава, но для этого скорость вращения емкости должна достигать 160 об/мин. Полученный при таких режимах порошок очень мелкий с однородной структурой сферических частиц. После горячего прессования такого порошка при температуре 1223 К и давлении 150 МПа получен беспористый сплав со сверхтонкой структурой равноосных зерен, обладающий эффектом памяти формы.

УДК 669.713.7

РАСЧЕТ ИНСТРУМЕНТА ДЛЯ ВОЛОЧЕНИЯ
ФАСОННЫХ ПРОФИЛЕЙ И ТРУБ

Ефремов И.В.

Научный руководитель – д.т.н., профессор Каргин В.Р.

Самарский государственный аэрокосмический университет

Фасонные профили и трубы за последнее время получили широкое применение в машиностроении. Острую необходимость в этих металлических полуфабрикатах испытывают отрасли, работающие над компактностью своих конструкций.

Выход волок из строя – одна из основных причин нарушения процесса волочения, поэтому разработка методики расчета волок, обеспечение их максимальной прочности имеет важное значение. В данной работе при расчете поля напряжений в волоке давление от деформируемого металла в полости фасонного отверстия по длине и по сечению принимаем постоянным, силами трения пренебрегаем. Это дает возможность использовать методы конформных отображений и теории упругости плосконапряженных тел. Согласно методу Д.И.Шермана, поставленная задача для двухсвязной области S, являющейся поперечным сечением фасонной волоки, сводится к задаче односвязной области. Расчет размеров проводится по 3-й теории прочности.

В работе приведен численный пример расчета волоки на прочность для волочения квадратных труб по ГОСТ 0950-73 с геометрическими размерами 20х20 мм.

Из анализа эпюр распределения напряжений по толщине стенки волоки в наиболее характерных сечениях установлено, что тангенциальные напряжения отсутствуют в силу симметричности контура очка волоки, а форма отверстия существенно изменяет характер распределения напряжений. Опасная, с точки зрения разрушения, концентрация напряжений имеет место вблизи углов квадратного контура. Окружные напряжения σ^р_y1 в два раза превышают радиальные σ^р_х1 по величине и имеют противоположный знак. Методика, основанная на решении плоской задачи теории упругости в напряжениях и конформных отображениях, позволяет определить напряжения, характер их распределения для волоки со сложным контуром. Это дает возможность правильного выбора материала и геометрических размеров волоки.

УДК 621.762

Исследование и разработка режимов
получения титановых порошков
методом Гидрирования – Дегидрирования

Казаков А.В.

Научный руководитель – к.т.н., доцент Казаков В.Н.

Самарский государственный аэрокосмический университет

При гидрировании для охрупчивания титановых сплавов ставилась задача определения минимального насыщения сплавов водородом достаточного для размола в порошок определенного гранулометического состава.

Определение минимального содержания водорода в сплавах с целью их охрупчивания позволит сократить продолжительность процесса гидрирования и тем самым снизить насыщение сплавов примесями.

В работе оптимальное количество поглощенного водорода, необходимое для эффективного измельчения, оценивалось по выходу фракции – 0,40 + 0,10 мм после размола в шаровой мельнице.

Исследование по определению минимального количества водорода для охрупчивания проводилось на сплавах ВТ9, ВТ22 с использованием в качестве исходного материала кондиционной стружки. Гидрирование проводилось чистым гидридным водородом по режиму: нагрев до 400-450° С при давлении водорода 0,15-0,16 МПа с дальнейшим самопроизвольным разогревом до 750-800° С.

Содержание водорода в гирдином порошке после размола и отсева фракций –0,40 + 0,10 определялось:

по плотности (пикнометрический метод);

по параметрам решетки (рентгеноструктурные методы).

Установлено, что в сплаве ВТ9 оптимальное содержание водорода составляет 2,6 – 3,0 % (по массе), а в сплаве ВТ22 2,8 – 3,4 %. Одной из причин этого является высокая устойчивость b - фазы, вследствие повышенного содержания b -стабилизаторов.

В заключение следует отметить, что гидридная хрупкость титановых сплавов зависит от количества поглощенного водорода, от фазового состава гидридных фаз, от химического состава сплава, от форм и характера распределения гидридных фаз в гидрированном материале.

УДК 621.785

ПРЕВРАЩЕНИЯ В СТРУКТУРЕ И ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА
ВЫСОКОМАГНИЕВЫХ АЛЮМИНИЕВЫХ СПЛАВОВ
ПРИ ПОВТОРНОМ НАГРЕВЕ

Мускат А.Ю., Ермакова Ю.А.

Научный руководитель – асс. Кириллова А.В., асс. Носова Е.А.

Самарский государственный аэрокосмический университет

В настоящее время в качестве перспективных листовых материалов в транспортных конструкциях и, в первую очередь, в автомобилестроении все большее внимание уделяется высокомагниевым деформируемым алюминиевым сплавам с уровнем свойств близким к кузовной стали типа 08ГСЮТ (Ф), но с удельным весом почти в 3 раза меньше чем у стали. Листовые полуфабрикаты из опытных партий сплава АМг10 позволили создавать легкие штампованные кузовные детали автомобилей. Однако применительно к типовой технологии изготовления автодеталей современного автомобиля, эти детали подвергаются окраске и нагреву при сушке в области температур 160 - 230° С с продолжительностью процесса от 0.5 до 1.5 часов. Такой повторный нагрев является термическим воздействием на сплав, где после окончательной термообработки зафиксирован пересыщенный a -твердый раствор при его быстром охлаждении. Этот процесс может быть классифицирован как старение. Повторный нагрев материала приводит к изменению структуры и, следовательно, может привести к изменению механических и технологических свойств.

В данной работе были проведены испытания на исследование свойств штампуемости листового материала из алюминиево-магниевого сплава АМг10 с повышенным содержанием магния. Было исследовано изменение пластических свойств образцов естественно состаренных и образцов подверженных термической обработке. Исследования включали: выдавливание сферической лунки на 5 мм и до образования трещины на 12 образцах (50х50 мм); изучение предельного коэффициента вытяжки, выдавливанием колпачков на круглых образцах диаметрами 38, 42, 50 мм.

В результате этих исследований был установлен оптимальный интервал использования листового материала из сплава АМг10, обуславливающий высокие пластические характеристики при различных операциях листовой штамповки деталей, применяемых в конструкциях авиа- и машиностроения.

удк 669.713.7

автоматизированное проектирование процесса правки
растяжением с раскруткой фасонных профилей
из алюминиевых сплавов

Наумов В.В.

Научный руководитель – д. т. н., профессор Каргин В.Р.

Самарский государственный аэрокосмический университет

В настоящей работе дан анализ процесса правки растяжением с раскруткой фасонных профилей из алюминиевых сплавов. Определен сортамент пресс изделий, наиболее часто изготавливаемых на Самарском металлургическом заводе. Описана технология получения шестигранного прутка из сплава Д16 и представлен процесс правки этого изделия. Приведены альтернативные варианты правки растяжением с раскруткой и технологическое оборудование для фасонных профилей других поперечных сечений.

Составлена математическая модель правки растяжением с раскруткой и алгоритм расчета. Рассмотрены процессы чистого кручения, совместного кручения и растяжения, кручения с последующим растяжением и наоборот растяжения с последующим кручением. Для каждого из этих способов рассматриваются практические примеры расчетов реального профиля по предлагаемой технологии правки. Даны рекомендации о силовом нагружении изделия с учетом упрочнения материала. Установлено, что процесс правки кручения с последующим растяжением дает максимальные точностные характеристики, он смоделирован на ЭВМ. Даны рекомендации по использованию на производственном оборудовании ЭВМ, рассмотрены пути усовершенствования растяжной машины.

Разработанная программа выдает правильщику рекомендации для настройки оборудования при правке растяжением с раскруткой: значения по осевому усилию, крутящему моменту и углу упругой раскрутки, широкий выбор возможностей для проектирования в диалоговом режиме. В большом объеме использованы графические возможности алгоритмического языка. Программный продукт разработан в программной среде алгоритмического языка Turbo Pascal 7.0.

УДК 621.983.001

вытяжка тонкостенного листового материала

Нестеренко Е.С.

Научный руководитель - д.т.н., профессор Попов И.П.

Самарский государственный аэрокосмический университет

Из опытных данных известно, что при вытяжке тонкостенных листовых материалов с уменьшением относительной толщины заготовки на первом переходе уменьшается и коэффициент вытяжки. Снижение составляет до 20%.

Опыты, проводимые в 60^х годах профессором Овчинниковым А.Г., показали, что при вытяжке относительно тонкостенных заготовок (s/d< 0,006) в случае, если прижим распределяется не по кромке фланца, а по всей его поверхности в процессе вытяжки коэффициент вытяжки увеличивается. Это явление качественно объяснялось тем, что при таком условии вытяжки требуется меньшее давление прижима, устраняющее гофрообразование.

На кафедре “Обработка металлов давлением” Самарского государственного аэрокосмического университета конструктивная возможность проведения вытяжки с прижимом прилегающим по всей поверхности фланца, выявлена с помощью использования упругих свойств штамповой оснастки. А именно: прижима выполненного в виде кольца переменного сечения (А.с.1400723), обеспечивающего упругие перемещения, которые позволяют прижать фланец заготовки с необходимым давлением по всей его поверхности. Была разработана конструкция штампа.

Проведены расчеты разнотолщинности детали, возникающей в процессе вытяжки. Данные расчеты позволяют выбрать стадию максимальной разнотолщинности заготовки необходимой для технологических расчетов упругого прижима (усилия, величины упругих перемещений, формы).

Найдены значения минимальных критических толщин для упругого и жесткого прижимов. В результате расчетов установлено, что применение упругого прижима для относительно тонких заготовок снижает усилие прижима, а, следовательно, и напряжения в опасном сечении, что подтверждает возможность использования коэффициентов вытяжки близких к коэффициентам вытяжки относительно толстых деталей.

УДК 621.785

Изучение дефектов типа мягких пятен
при закалке болтов из стали 30ХГСА

Орлов А.А

Научный руководитель – профессор Уваров В.В.

Самарский государственный аэрокосмический университет

При закалке и последующем отпуске ответственных крупногабаритных болтов из стали 30ХГСА на отдельных участках обнаруживается пониженная твердость (мягкие пятна). На первом этапе работы была изучена топография распределения твердости по длине и диаметральному сечению партии болтов, термически обработанных по принятой на предприятии технологии. Анализ данных показал заметное отличие максимальной и минимальной твердости. Причем участки с пониженной твердостью охватывали небольшую поверхность. Средняя же твердость отвечала предъявляемым требованиям.

Исследования макроструктуры показали, что мягкие пятна после закалки имеют структуру не вполне закаленной стали. Это связано с недостаточной скоростью охлаждения в том месте, где образуется мягкое пятно. Образование участков с пониженной твердостью может быть объяснено тем, что при пониженной местной скорости охлаждения (образование газового пузыря) не удается задержать выделение углерода из аустенита и обеспечить при закалке получение мартенситной структуры. В этих участках протекает частично превращение, дающее дисперсную ферритно-цементитную смесь.

Установлено также, что данный дефект имеет поверхностный характер. После механической обработки резанием на небольшую глубину топография распределения твердости по длине болта имеет тенденцию к ее выравниванию.

Проведенный анализ причин, вызывающих дефект пятнистости, показал наиболее вероятную – неравномерное охлаждение при закалке, вследствие неправильного расположения деталей на закалочном поддоне и обеспечение энергичного равномерного охлаждения.

В результате проведенного исследования разработаны рекомендации по устранению данного дефекта путем корректировки режимов термической обработки и применения специальной закалочной оснастки.

УДК 621

Разработка технологии получения
биметаллической втулки для подшипников скольжения
методами порошковой металлургии

Сучков С.

Научный руководитель – доцент Мельников А.А.

Самарский государственный аэрокосмический университет

В настоящее время в автомобиле, машино- и судостроении в узлах трения применяются бронзо- и меднографитовые втулки . Они обладают достаточно высокими механическими свойствами, однако из-за низкой пластичности и недостаточно высоких триботехнических характеристик(допустимые нагрузки и скорости вращения) их применение ограничено в узлах трения, испытывающих ударные нагрузки, и при отсутствии жидкостных смазок. К тому же немаловажным недостатком является их высокая стоимость.

Поэтому нами была разработана технология изготовления биметаллической втулки, где в качестве тонкого рабочего слоя используется цветной металл с антифрикционными свойствами (медь, бронза), а нерабочая ее часть, воспринимающая нагрузку изготавливается из железного порошка. Т.о. увеличивается воспринимаемая нагрузка и уменьшается себестоимость изготовления втулки. Можно еще более удешевить ее производство, если использовать железный порошок, полученный из шламовых отходов металлургического производства по разработанной нами технологии.

Нами была разработана комплексная оснастка для изготовления биметаллической втулки и определены основные параметры технологического процесса.

УДК 621.983.3

ПРИМИНЕНИЕ ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ
В СИСТЕМАХ УПРАВЛЕНИЯ КАЧЕСТВОМ В АВИАСТРОЕНИИ
ПРИ ИЗГОТОВЛЕНИИ ОБШИВОК ЛЕТАТАТЕЛЬНЫХ АППАРАТОВ

Нестеренко Е.В., Сироткин А.В., Щуровский Д.В.

Научный руководитель – д.т.н. Дроздов И.А., к.т.н. Михеев В.А.

Самарский государственный аэрокосмический университет

Повышение требований к качеству и взаимозаменяемости изделий в авиастроении обуславливают необходимость совершенствования технологического обеспечения систем управления. Обеспечение качества изготовления обшивок методом обтяжки – весьма сложная технологическая задача. Этот процесс зависит не только от геометрических точностных параметров изделия, свойств заготовки, конструкции, оснастки, условий трения, скоростных режимов, но и от последовательности приложения деформирующих усилий в процессе обтяжки. В работе были проведены статические методы контроля качества обшивок летательных аппаратов и из их анализа были рассмотрены актуальные вопросы построения и применения расчетных моделей оптимизации процессов изготовления изделий обшивки.

На основе анализа ряда отечественных изобретений в области обтяжного оборудования и управления деформирующими устройствами, рассмотрены факторы, влияющие на процесс формообразования обшивок, и предложены схемы управления обтяжными устройствами.

Выполнен анализ современных комплексов средств информационных систем для обеспечения процессов проектирования технологий, моделирования и расчетов режимов обтяжки на цеховых персональных ЭВМ, управления обтяжным прессом в реальном масштабе времени. Сформулированы требования к автоматизированной системе и предложена структура управляющих устройств обтяжного пресса на основе программных логических контроллеров, связанных с ЭВМ общей шиной PROFIBUS. Особое влияние в работе уделено вопросам организации системы сквозного контроля качества в производственных условиях, приводится распределение функций служб и персонала по обеспечению качества.

Результаты работы могут быть использованы при разработке цеховых систем автоматизированного контроля и управления качеством продукции. Отдельные компоненты системы апробированы на некоторых отечественных заводах.

УДК 621

ИССЛЕДОВАНИЕ КИНЕТИКИ РЕАКЦИИ ГИДРИРОВАНИЯ ТОЛУОЛА

НА Pt-Ir/Al КАТАЛИЗАТОРЕ

Говердовская О.С.

Научный руководитель – ассистент Тупикова Е.Н.

Самарский государственный аэрокосмический университет

Разработка новых эффективных катализаторов для процессов гидрирования и изучение закономерностей протекания этих процессов являются задачей актуальной. В докладе представлены результаты исследования кинетики модельной реакции каталитического гидрирования паров толуола в смеси с водородом до метилциклогексана.

Была определена зависимость активности катализатора от природы каталитически активного металла (Pt, Ir или Pt+Ir) и его содержания (0.05-0.1 мас.%). Установили, что наиболее эффективно катализирует реакцию гидрирования образец, содержащий по 0.05 мас.% Pt и Ir на алюминиевом носителе. На этом образце была исследована зависимость скорости реакции от концентрации толуола при следующих условиях: интервал температур 50 - 200⁰С, давление атмосферное, объемная скорость подачи углеводорода 1-5.5 тыс. ч^—1, концентрация паров толуола 0.5 - 8 г/м³. Установили, что реакция в указанном интервале температур протекает в кинетической области и имеет нулевой порядок по углеводороду.

Определили значения констант скорости реакции и их зависимость от температуры. С повышением температуры скорость реакции гидрирования толуола увеличивается, причем проходит через максимум при 120 ⁰С. При последующем увеличении температуры скорость реакции резко уменьшается. Рассчитали энергию активации при температуре 50-120 ⁰С, которая равна 29.8 кДж/моль.

Предположили, что кинетика данной реакции описывается уравнением Ленгмюра. Тогда уменьшение скорости реакции с повышением температуры можно объяснить тем, что продукт реакции, имея большой адсорбционный коэффициент, блокирует часть поверхности катализатора, что приводит к снижению поверхностной концентрации толуола, и скорость реакции падает. Чтобы проверить данное предположение в дальнейшем будет изучена зависимость скорости реакции от концентрации продукта - метилциклогексана.

УДК 621.983.001

ВЫТЯЖКА С ПРИМЕНЕНИЕМ УПРУГОГО ПРИЖИМА

Голикова И.Г., Нестеренко Е.С.

Научный руководитель – д. т. н., профессор Попов И.П.

Самарский государственный аэрокосмический университет

Традиционное представление о штамповой оснастке сложилось как о жесткой конструкции, не имеющей упругих перемещений. Однако, свойства металла таковы, что упругие перемещения имеют место. Упругие свойства штамповой оснастки можно целенаправленно использовать. В случае вытяжки относительно тонких заготовок (S/D < 0,006) используются упругие свойства прижима, который выполнен в виде кольца переменного сечения, позволяющего прижать фланец заготовки по всей его поверхности.

Величина упругого перемещения прижима ограничена упругими свойствами материала, которые должны превышать максимальную величину утолщения детали. Расчет утолщения основан на инженерном методе. Согласно этой методике толщина определяется по известной деформации и соотношению напряжений без учета упрочнения, изменения толщины. Радиальные и широтные напряжения определяются из системы уравнений равновесия и условия пластичности. Для решения этой системы используется приближенная методика разложений уравнений в степенной ряд, которая позволяет определить радиальные напряжения, в дальнейшем с учетом упрочнением, изменения толщины стенки, для определения усилия процесса.

Проведены расчеты, в которых найдены значения минимальных критических толщин для упругого и жесткого прижимов. В методике расчета используется энергетический критерий устойчивости С.П. Тимошенко. При решении этой системы важным является выбор функции прогибов для жесткого и упругого прижимов.

В результате расчетов установлено, что применение упругого прижима для относительно тонких заготовок снижает усилие прижима, а, следовательно, и напряжения в опасном сечении, что подтверждает возможность использования коэффициентов вытяжки близких к коэффициентам вытяжки относительно толстых деталей.

УДК 621.785

ИССЛЕДОВАНИЕ КАЧЕСТВА И ПЛАСТИЧНОсТИ СЛИТКА
ИЗ ВЫСОКОМАГНИЕВОГО АЛЮМИНЕВОГО СПЛАВА

Дианов А.С., Марников А.В.

Научный руководитель - профессор Уваров В.B.

Самарский государственный аэрокосмический университет

Данная работа включает выплавку опытнопромышленной партии слитков в производственных условиях Самарского металлургического завода и исследование свойств, структуры и способности слитков деформирования при горячей ОМД. Плавка осуществлялась в печи емкостью 3 т, в состав шихты входили алюминий марки А7-2,5 т, лигатура Al-Zr - 0,45т, первичный магний -0,315т. Расплав модифицировали как в печи, так и в процессе литья лигатурой Al-Ti-B из расчета 0,02%.Отливка слитков диаметром 530 мм осуществлялась методом ПНЛ в ЭМК по параметрам серийной технологии литья слитков из АМг6. Слитки гомогенизировали при температуре 480-490° С с выдержкой 17 часов. После гомогенизации от двух слитков (N ° 1и4) были отобраны темплеты для исследований:

- изучение макро и микроструктуры в различных зонах сечения слитка;

- анализ ликвации, пористости и газосодержания по сечению слитков;

-определение прочности и пластических свойств при различных температурах нагрева;

Анализ результатов исследований показывает, что слитки АМг10 имеют мелкозернистую структуру, причем для внешних зон характерно дендридное строение, для остальных - субдендридное. В микроструктуре наблюдается дисперсные выделения интерметалидов Al₃Zr. Для слитков характерна некоторая пористость и ликвация по магнию, которая не превышает1%.Cодержание водорода в заготовках колеблется в пределах 0,31-0,45 см³/100 г массы. Температурные испытания позволили выявить технологическую пластичность и прочность отливок. В интервале максимальной пластичности 425- 450⁰С удлинение достигает 88-89%,а сужение 66-70%,что характеризует сплав АМг10 как весьма пластичный.

Комплекс изученных свойств и высокая технологичность позволяет оценить АМг10 как один из перспективных материалов для производителей транспортной техники.

УДК 621.785

О СВЯЗИ ОСНОВНЫХ КОНСТАНТ ПРОЧНОСТИ И ПЛАСТИЧНОСТИ
С ИСПЫТАНИЯМИ НА ТВЕРДОСТЬ ТИТАНОВЫХ СПЛАВОВ

Мускат А.Ю.

Научный руководитель к.т.н. профессор Уваров В.В.

Самарский государственный аэрокосмический университет

Между параметрами пластичности и прочности металлов и сплавов, выявляемых при испытании на растяжение и при вдавливании шарового индентора, т.е. при оценке твёрдости по Бринеллю, существует глубокая внутренняя связь, т.к. в обоих случаях эти параметры отображают присущие металлам индивидуальные свойства. Используя средства размерного анализа и, в частности, p -теорему, функциональная связь между пятью размерными параметрами прочности и пластичности при растяжении.

Анализ экспериментальных данных для ряда материалов (в основном углеродистых сталей) показал, что связь П₁=Ф(П₂,П₃) можно представить в виде:

Таким образом, значения s _b и d _p могут быть определены из двух опытов на вдавливание (например, при одинаковых шариках D₁=D₂, но различных нагрузках P₁ и P₂) без трудоёмких испытаний на растяжение. Однако подобные экспериментальные зависимости были установлены в конце сороковых годов для небольшой номенклатуры сталей типа Ст1, Ст2, Ст3, Ст5. Достаточно современные металлы и сплавы и, в частности, титановые, экспериментальной проверке верности связей (1) практически не подвергались.

В работе установлено, что для титана ВТ1–0 взаимосвязь параметров вдавливания и основных свойств при растяжении не отличается от установленной ранее. Метод вдавливания шарика позволяет определить прочность s _b и пластичность d _p и d ₁₀ титана вместо проведения испытаний на растяжение с точностью по s _b в среднем 8-9%, по d _p»12-13%,d _10»8-10%. Данный метод позволяет достаточно просто разделять партии титановых металлов по их прочности и пластичности на приборе Бринелля и дифференцированно использовать металл в различных операциях холодной штамповки.

УДК 621.785

ИССЛЕДОВАНИЕ СТРОЕНИЯ, ХИМИЧЕСКОГО СОСТАВА

И МИКРОСТРУКТУРЫ ТАБЛЕТОК ТИПА ALTAB

ДЛЯ ЛЕГИРОВАНИЯ АЛЮМИНИЕВЫХ СПЛАВОВ

Казаков А. В.

Научные руководители – к.т.н., профессор Уваров В.В.,

д.т.н., и.о. проф. Дроздов И.А., к.т.н., доцент Казаков В.Н.

Самарский государственный аэрокосмический университет

В алюминиевой промышленности для легирования алюминиевых слитков обычно используют лигатуру. Лигатура имеет довольно крупные размеры, что влияет на точность и чистоту вводимых элементов, на скорость и равномерность растворения лигатуры в расплаве, а также весьма ощутимо сказывается на производственных затратах.

Однако имеется более лучший метод для легирования алюминиевых слитков. Это введение порошка легирующих элементов в виде мерных спрессованных таблеток. Данные таблетки обладают точным химическим составом, весом и более плотные по отношению к расплаву, что обеспечивает погружение таблеток на дно расплава, с последующим быстрым растворением на мелкие дисперсные частицы.

Исследуя такой метод введения лигатур были проведены работы:

- размол лигатуры в виде чешуек в шаровой мельнице до фракции –0,2

- исследование физико-технических свойств порошка.

- прессование таблеток лигатуры с шихтой при удельном давлении 4т.

Полученные таблетки прошли опробирование на Самарском металлургическом заводе, результаты по опробированию удовлетворительные. Такой метод введения легирующих элементов позволяет усовершенствовать процесс плавки, а именно:

- повысить точность вводимых элементов по массе

- улучшить чистоту легирующих элементов

- увеличить усвояемость легирующих элементов

- ускорить процесс плавки, за счет быстрого растворения таблетки и распада ее на мелкие - частицы

- устранить различные трудности, возникающие при введении легирующих

элементов в виде порошков

УДК 621

НАНЕСЕНИЕ КОМПОЗИЦИОННЫХ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИХ
ПОКРЫТИЙ НА ОСНОВЕ ЖЕЛЕЗА
НА СТАЛЬНЫЕ ПОВЕРХНОСТИ ТРЕНИЯ

Нардина Н.В., Щербакова Е.Ю.

Научный руководитель – ассистент Малышева Н.С.

Самарский государственный аэрокосмический университет

В последнее десятилетие технология электроосаждения композиционных электрохимических покрытий (КЭП) успешно развивается. Суть метода заключается в том, что вместе с металлом из гальванической ванны на детали осаждают различные неметаллические частицы: бориды, оксиды, карбиды, порошки полимеров и др. Включение дисперсных материалов в металлическую матрицу сильно изменяет свойства покрытий и, главное, увеличивает износостойкость, антифрикционные и другие ценные свойства покрытий.

Непосредственной задачей данной работы явилось получение КЭП на основе железа из стандартного хлористого электролита железнения с дисперсными частицами в качестве второй фазы - диборида циркония, оксида алюминия, карбида вольфрама, дисульфида молибдена.

Изучали выход железа по току, качество, структуру, микротвердость и износостойкость полученных покрытий.

Результаты показали, что покрытия достаточно плотны и пластичны, не имеют дендритов и пор, легко обрабатываются. Путем вариаций режимов тока можно управлять микрогеометрией осадков и осуществлять фракционное заращивание дисперсных частиц с их равномерным распределением по поверхности. Наибольшую микротвердость имеет покрытие железо-диборид циркония - 4500 МПа, она в 1,5 раза выше чистого железнения. С увеличением количества частиц в покрытии микротвердость возрастает. Испытания на машине трения без смазки показали наибольшую износостойкость покрытия железо-оксид алюминия, коэффициент трения которого 0,02-0,08, удельный износ покрытия снизился в 1,1-3,0 раз. Разработан анализ электролита.

УДК 621

Автоматизированный расчет
технологических параметров И рабочего инструмента
для прессования профилей из алюминиевых сплавов

Наумов В.В.

Научный руководитель – к. т. н., доцент Дровянников В.И.

Самарский государственный аэрокосмический университет

При проектировании рабочего инструмента для прессования профилей из алюминиевых сплавов на горизонтальных гидравлических прессах определяющее значение имеет правильный выбор размеров заготовки, температурно-скоростного режима прессования, расчет энергосиловых параметров, системы “втулка – контейнер” и проектирование элементов матрицы.

Автоматизация этих расчетов позволила не только упростить процедуру проектирования, но и создала предпосылки для поиска оптимальных параметров инструмента.

Программный комплекс разработан в программной среде алгоритмического языка Turbo Pascal 7.0 .

Общая система состоит из трех подсистем.

Первая подсистема осуществляет выбор размеров заготовки, определяет температурно-скоростной режим прессования, производит расчет энергосиловых параметров.

Вторая подсистема позволяет выбрать оптимальное число втулок контейнера, исходя из условия обеспечения заданной прочности системы “втулка – контейнер”. Расчет базируется на определении окружных и радиальных напряжений в толстостенных цилиндрах по формулам Ляме. Программа позволяет определить допустимые напряжения во втулках контейнера.

Третья подсистема производит расчет длин поясков матрицы, углов торможения, расчет исполнительных размеров канала матрицы, проверочный расчет на прочность консольных элементов матрицы.

Программа предоставляет пользователю широкий выбор возможностей для проектирования в диалоговом режиме. При этом обеспечивается поиск наиболее рациональных параметров матрицы с точки зрения получения профилей высокого качества. В большом объеме использованы графические возможности алгоритмического языка.

УДК 621.981.213(088.8)

Перспективные методы управления процессов
изготовления обшивочных деталей двойной кривизны
из алюминиевых сплавов

Щуровский Д.В., Нестеренко Е.В., Власов И. С.

Научный руководитель – преподаватель Михеев В.А.

Самарский государственный аэрокосмический университет

Одной из предпочтительных технологий для автоматизации является VME, как стремительно развивающиеся открытый стандарт, который переживает второй этап внедрения информационных технологий для заводской автоматизации.

Внедрение открытой технологии на базе VME с применением программируемых контролеров SMART2 и объединение сети программных и технических средств с использованием стандартизированной последовательной промышленной шины типа PROFIBUS осуществляется в настоящее время для управления при изготовлении обшивочных изделий на Кумертаусском авиационном заводе.

Необходимость проведения такой работы связано с тем, что технологические возможности существующих процессов практически исчерпаны.

В данной работе показан метод адаптивного управления процессом изготовления обшивочных деталей двойной кривизны. В работе предложен функционал в виде квадрата разницы между заданной и технологически возможной толщиной. Найдены условия, которые гарантируют сходимость процедуры расчета для нахождения минимума функционала из метрических свойств оболочек двойной кривизны и особенностей пластического формоизменения анизотропных листовых материалов.

УДК 621.774.77

МЕХАНИЗМ ЛОКАЛИЗОВАННОГО ЗАКРЕПЛЕНИЯ ТРУБ
В ТРУБНЫХ РЕШЕТКАХ И ЕГО ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ

Кочеткова Н.В. Процкая Л.В. Тарасова Т.М.

Научный руководитель - д.т.н., профессор Козий С.И.

Самарский государственный аэрокосмический университет

Настоящая работа посвящена исследованию механизма локализованного закрепления труб в трубных решетках.

Рассматриваются способы получения кольцевых выступов на трубах различной геометрии: предварительно получаемые трапециевидного сечения, с профилированной внешней поверхностью и с выступами, формируемыми в процессе закрепления.

В докладе анализируются новые технологические процессы закрепления труб с профилированными законцовками, основанными на контактной и внеконтактной деформациях, знакопеременной деформацией, использовании укороченного вальцовочного пояска, утолщенной стенки трубы и ее фиксирования в кольцевой канавке поперечным сдвигом. Обосновываются новые сборки труб с трубными решетками, представлены результаты исследования пластического течения металла трубы, в том числе с эффектом холодной сварки.

Эксперименты проводились на трубах из стали 10, 20, Х18Н10Т, 15Х5М, имеющие следующие геометрические размеры: 25 * 2,5; 38 * 2; 57 * 2.

Для нового механизма закрепления труб в трубных решетках разработана гамма способов гидравлических испытаний, которые подтвердили высокие служебные характеристики вальцовочных соединений. Испытания основаны на воздействии жидкости высокого давления, подаваемой в зазор между трубами и трубной решеткой, в сочетании с осевым усилием, статическим, пульсирующим, вибрацией и температурой. Каждый этап испытаний проводится при уменьшении толщины стенки трубы.

Использование новых технологий позволяет отказаться от комбинированных соединений с обваркой по торцам, что сокращает себестоимость производства соединения примерно на 8 рублей на трубу при наличии в решетке около 500 труб экономия составит 4000 рублей (или 8000 рублей на один пучок).

УДК 621.983.3.011.24.

АЛГОРИТМ УПРАВЛЕНИЯ МОДЕРНИЗИРОВАННЫМ ПРЕССОМ
ОП-ЗМ С ПОМОЩЮ ПРОГРАМИРУЕМОГО ЛОГИЧЕСКОГО КОНТРОЛЛЕРА
ПЛК 8МАКТ 2 В СЕТИ РКОР1В118

Сироткин А.В., Щуровский Д.В.

Научный руководитель - к.т.н. Михеев В.А.

Самарский государственный аэрокосмический университет

Условно процесс формообразования на модернизированном прессе ОП-ЗМ можно разделить на четыре этапа.

Первый этап связан с движением стола пресса с пуансоном вверх при неподвижных зажимах листовой заготовки, расположенных вдоль двух ее сторон. При этом верхний пуансон имеет размеры и форму соответствующие впадине в центральной части оболочки. На первом этапе верхний пуансон должен занимать начальное положение по отношению к нижнему.

Второй этап определен движением верхнего пуансона вниз при соответствующем опускании нижнего. На этом этапе блокируется заготовка в районе впадины между двумя поверхностями нижнего и верхнего пуансонов.

Третий этап приводит к пластической деформации в районе сечений на вершинах оболочки при приложении деформирующего движения вверх со стороны нижнего стола.

Четвертый этап определен калибровочным растяжением листовой заготовки при полном смыкании поверхностей верхнего и нижнего пуансонов.

Данный процесс формообразования был заложен в алгоритм управления модернизированным прессом ОП-ЗМ с помощью ПЛК 8МАКТ 2 в сети РК.ОРГВи8 в масштабе реального времени. Разработан алгоритм адаптивной управляющей программы по перемещению: подпрограммы запуска исходного положения, запуска технологического процесса и запуска завершения процесса.

Работа пресса в автоматическом режиме обтяжки регулируется программой посредством золотников привода рабочих органов пресса и контролируется системами слежения (датчиками, задающими устройствами, элементами сравнения). Линейное перемещения стола и портала пресса отслеживаются датчиками линейного перемещения и угловое положение стола и балансиров пресса датчиками углового перемещения.

УДК 539.1:621.7:669.715

МАТЕМАТИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ КОНТРОЛЯ
ФЕСТОНООБРАЗОВАНИЯ

Трухов А.П.

Научные руководители – доц., к.т.н. Колеров О.К., проф., д.т.н. Логвинов А.Н.

Самарский государственный аэрокосмический университет

Анизотропия свойств и уровень фестонообразования при глубокой вытяжке зависят от кристаллографической текстуры листового полуфабриката. Для контроля его качества метод полюсных фигур, которым пользуются в текстурном анализе, не пригоден из-за отсутствия количественного параметра текстуры. В разработанном нами способе анализа текстуры ГЦК металлов и сплавов в качестве такового используют отношение максимальных интенсивностей I₂₀₀, I₂₂₀ рентгеновских интерференционных линий (200) и (220).

С помощью метода текстурного анализа по соотношению интенсивностей двух рентгеновских интерференционных линий, между уровнем фестонообразования при листовой штамповке сплавов алюминия и величиной соотношения интенсивностей установлена корреляция, позволяющая контролировать фестонообразование без испытаний на глубокую вытяжку. Искомую корреляцию аппроксимировали многочленом типа

Ф= а + bL + cL²+ ....

где Ф – относительная высота фестонов; L=ln(I₂₂₀/ I₂₀₀); a, b и с – коэффициенты регрессии. Существование корреляции в листовых полуфабрикатах из исследуемых сплавов свидетельствует о возможности производственного контроля фестонообразования при холодной штамповке только по результатам анализа соотношения интенсивностей, без испытаний листа на глубокую вытяжку.

УДК 621

АВТОМАТИЗАЦИЯ РАСЧЁТА ПРОФИЛЬНОЙ ЗАГОТОВКИ
ДЛЯ ШТАМПОВКИ ДЛИННООСНЫХ ПОКОВОК

Федотов В. В.

Научный руководитель – Ненашев В. Ю.

Самарский государственный аэрокосмический университет

На практике расчёт профильной заготовки выполняется путём построения эпюр площадей поперечных сечений поковки и эпюр диаметров. Ручное проектирование по этой методике трудоёмко и не достаточно точно.

На основании стандартной методики расчёта профильной заготовки разработана компьютерная программа “ШТАМП 1.0” для построения и сглаживания эпюр диаметров и сечений. Программа построена в диалогово-оконном режиме, имеет библиотеку стандартных сечений и позволяет вести расчёт для поковок любой сложности. Программа используется в учебном процессе и дипломном проектировании.

Система построена на современных операционных платформах Windows NTÔ , Windows 95Ô , Windows 98Ô и использует современные мультимедийные и графические технологии процессоров PENTIUMÔ . При разработке программы предусмотрена дополнительная модификация и переработка на DELPHIÔ 4-5.

Исследование процессов диффузии
и структуры переходной зоны
при соединении разнородных материалов

Сарбаева К.А.

Научный руководитель – доцент Мельников А.А.

Самарский государственный аэрокосмический университет

Использование методов порошковой металлургии, в отличие от традиционных, позволяет создавать новые материалы из металлических компонентов, которые могут значительно отличаться друг от друга по температуре плавления и соединяться между собой без расплавления. Это открывает широкие возможности для создания новых материалов с разнообразным комплексом механических и физико-химических свойств.

Целью данной работы была разработка технологии изготовления биметаллических втулок для подшипников скольжения, биметаллических пластин и полос из различных металлов, исследование процессов диффузии и структуры диффузионной зоны для определения параметров технологического процесса

Условием качественного соединения разнородных порошковых материалов является взаимная растворимость соединяемых материалов(образование твердых растворов), отсутствие диффузионной пористости и сплошных слоев интерметаллидных фаз, охрупчивающих соединение.

Были исследованы следующие композиции: Fe-Cu, Fe-Ni, Fe-Ti, Fe-Al, а также соединение железа с бронзой при различных параметрах спекания(температура и выдержка). На металлографических шлифах определялась структура переходной зоны и качество соединения, методом измерения микротвердости определялось наличие интерметаллидных фаз.

Способность образовывать качественное соединение имели композиции Fe-Cu, Fe-Ni, образование общей кристаллической решетки в зоне соединения и отсутствие интерметаллидных фаз обеспечивает высокую прочность соединения. Хорошее качество показала композиция Fe-Al, хотя изменение микротвердости показало на наличие интерметаллидной фазы, но отсутствие сплошных слоев этой фазы обеспечивает качество соединения. Соединение порошков титана и железа характеризуется появлением в зоне контакта сплошной прослойки интерметаллидных фаз Fe₂Ti, TiFe, что говорит о понижении прочности и возможности выкрашивания.

УДК 621.981.213(088.8)

КОНСТРУКТИВНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ
ПРОЦЕССА ОБТЯЖКИ ДЕТАЛЕЙ ОБОЛОЧЕК ДВОЙНОЙ КРИВИЗНЫ
С ПРИМЕНЕНИЕМ ОТКРЫТЫХ ИНФОРМАЦИОННЫХ СИСТЕМ

Нестеренко Е.В., Щуровский Д.В.

Научный руководитель – преподаватель Михеев В.А.

Самарский государственный аэрокосмический университет

По мере изученности процессов формообразования обтяжкой деталей оболочек двойной кривизны различных геометрических форм и природных свойств листовых полуфабрикатов их можно отнести к априорно определяемым, которые реализуются с помощью автоматизированной системы управления технологическим процессом (АСУ ТП).

АСУ ТП должна быть адаптирована к условиям производства ЛА. В качестве одного из способов формирования управляющей программы (УП) предлагается метод, связанный с последовательностью действий по обучению и адаптации параметров УП с учетом контролируемых данных в рамках АСУ ТП. Осуществление этого способа стало возможным на основе замены существующей практики на новую открытую технологию за счет применения средств вычислительной техники.

Целью оптимального управления процессом формообразования обтяжкой является автоматическая компенсация этих непостоянств. Для достижения этой цели необходимо вычислить некоторый обобщенный показатель процесса как функцию технологических параметров постоянных в процессе обтяжки. Это удобно для вычисления указанного вышеуказанной функции, обеспечивая условие сходимости процедуры расчета. При этом функция периодически пересчитывается с целью обнаружения изменении в оптимальном рабочем режиме выбранного способа обтяжки.

УДК 621.774.38

УСОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ
ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПРЕССОВОГО ИНСТРУМЕНТА
ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ АЛЮМИНИЕВОЙ ТРУБКИ

Жучихин А.Д., Гапонова Е.Ю.

Научный руководитель – профессор Логвинов А.Н.

Самарский государственный аэрокосмический университет

Прессовый элемент для получения алюминиевой трубки (язычок, матрица, нож, корпус матрицы) испытывает в процессе эксплуатации значительные циклически изменяющиеся температурно-силовые нагрузки и температурные градиенты по сечению. Поэтому важно оптимизировать режимы термической обработки материала инструмента для обеспечения максимальных значений тех свойств, которые в данном конкретном случае лимитируют срок службы инструмента при сохранении остальных характеристик на минимально допустимом уровне.

В докладе рассматриваются причины преждевременного разрушения прессового инструмента, в частности язычка и матрицы: выкрашивание вследствие термомеханической усталости и истирание по микроусталостному механизму в результате циклических воздействий твердых частиц (включений), содержащихся в деформируемом металле.

На основе проведенных исследований образцов, предоставленных ЗАО “Альфа-Люм” (анализа сведений по их стойкости, поверхностной твердости и твердости сердцевины; результатов металлографического анализа), предлагаются оптимальные термической и химико-термической обработки (азотирование, борирование) прессового инструмента из стали 4Х5В2ФС, используемой заводом-изготовителем, направленные на обеспечение стабильной и высокой стойкости прессового инструмента. Предлагается использование экономо- и комплекснолегированной стали 4Х4ВМФС (ДИ-22), которая по основным свойствам (теплостойкости, разгаростойкости и твердости) превосходит применяемую сталь 4Х5В2ФС. Для нее также разработан оптимальный режим термической и химико-термической обработки.

7. СЕКЦИЯ МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЯ И ОБРАБОТКИ МЕТАЛЛОВ ДАВЛЕНИЕМ

Контакты