Способ газовой формовки оболочки в условиях изотермии и сверхпластического течения материала

 

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при изготовлении различных объемных изделий из металлических сплавов. Способ включает закрепление заготовки в штампе, нагрев заготовки в печи, подачу газа в штамп при начальном давлении Р₀, определение временного шага деформирования по определенной формуле. Измеряют геометрические параметры текущего состояния деформируемой заготовки на временном шаге. Определяют гидростатическое давление и компоненты тензора скорости деформации на конец шага по времени для каждого временного шага. Определяют максимальное значение интенсивности скорости деформации по всему объему деформируемой заготовки. Задают интенсивность скорости деформации заготовки. Подачу газа в штамп осуществляют при поддерживании на текущем временном шаге величины давления газа, рассчитанной в соответствии с определенным математическим выражением. Обеспечивается изготовление оболочек сложной формы, улучшение эксплутационных технических характеристик оболочек. 9 з.п.ф-лы, 10 ил.

Текст описания в факсимильном виде (см. графическую часть).

Формула изобретения

1. Способ газовой формовки оболочки, включающий закрепление заготовки в штампе, нагрев заготовки в печи при температуре формовки Т°С, обеспечивающей сверхпластическое течение заготовки, подачу газа в штамп при начальном давлении Р₀ для начального деформирования заготовки в штампе, выбранном меньшим, чем давление в последующем временном интервале деформирования заготовки, определение временного шага Δt деформирования по формуле где - значение функции , определяющей зависимость интенсивности напряжений от интенсивности скорости деформации при где - половина минимальной величины скорости деформирования заготовки в условиях сверхпластичности, - пространственные координаты x, y, z произвольной точки деформируемой оболочки, К - коэффициент объемного сжатия, измерение геометрических параметров текущего состояния деформируемой заготовки на временном шаге Δt, определение гидростатического давления в материале заготовки и компонент тензора скорости деформации на конец шага по времени Δt для каждого временного шага Δt, определение максимального значения интенсивности скорости деформации по всему объему деформируемой заготовки, задание интенсивности скорости деформации заготовки, при этом подачу газа в штамп осуществляют при поддерживании на текущем временном шаге Δt величины давления Р(t) газа, рассчитанной в соответствии с математическим выражением

где

или x, у, z - ортонормированный базис, задающий трехмерную Декартову систему координат;

Г - внешняя граница деформируемой заготовки;

е⁽ⁱ⁾ - элементарная часть заготовки, индивидуализированная индексом (i);

- размер соответствующего участка внешней границы заготовки (площадь);

n_x,n_y,n_z - направляющие косинусы внешней нормали к соответствующему участку внешней границы оболочки ;

(i=x,y,z; j=x,y,z) - компоненты тензора напряжений, определенные из выражения

- интенсивности скорости деформации по всему объему деформируемой заготовки;

- средняя скорость деформации по всему объему деформируемой заготовки;

- функция, определяющая зависимость интенсивности напряжений от интенсивности скорости деформаций, характеризующая физические свойства деформируемого материала заготовки при температуре Т°С,

А - множество элементов заготовки, для которых (интенсивность тензора скоростей деформации в элементе е⁽ⁱ⁾) находится в области .

2. Способ по п.1, характеризующийся тем, что начальное давление Р₀ определяют в соответствии с математическим выражением

где r₀ - обобщенный радиус отверстия матрицы штампа,

S - площадь отверстия матрицы штампа;

S₀ - исходная толщина заготовки, где S_min – минимальная толщина заготовки, S_max - максимальная толщина заготовки,

h - высота формуемой оболочки,

- коэффициент, учитывающий неравномерность уменьшения толщины стенок оболочки, в начальном состоянии заготовки

σ_s - напряжение течения материала заготовки в состоянии сверхпластичности при оптимальной скорости деформации.

3. Способ по п.1, характеризующийся тем, что выявляют зоны заготовки, максимально деформируемые при подаче газа, и для этих зон определяют множество элементов А заготовки.

4. Способ по п.1, характеризующийся тем, что интенсивность скорости деформации заготовки задают в интервале где - оптимальная интенсивность скорости деформации в условиях сверхпластичности, - максимальная интенсивность скорости деформации.

5. Способ по п.1, характеризующийся тем, что дополнительно задают пороговое значение интенсивности скорости деформации , которое выбирают в интервале где 1,0≤N≤5,0.

6. Способ по п.1, характеризующийся тем, что интенсивность скорости деформации определяют из выражения

где

(без суммирования по повторяющимся индексам),

где - компоненты тензора скорости деформации за один и два предыдущих шага по времени, соответственно.

7. Способ по п.1, характеризующийся тем, что компоненты тензора скорости деформации (i=x,y,z; j=x,y,z) определяют из соотношения

где - компоненты тензора скорости деформации за один и два предыдущих шага по времени соответственно;

(без суммирования по повторяющимся индексам).

8. Способ по п.1, характеризующийся тем, что в случае, если при подаче газа из-за ограниченных возможностей привода на текущем временном шаге Δt не достигается рассчитанная величина давления P(t) газа при скорости изменения давления приводом в интервале

где Р', Р" - минимальный и максимальный, соответственно ограничительные параметры на скорость изменения давления приводом подачи газа,

при выполнении условия

выбирают давление P*(t)=P(t-Δt)+P"·Δt и достигают давления P(t) за несколько временных шагов Δt.

9. Способ по любому из пп.3, 5 и 8, характеризующийся тем, что в случае, если в зоне заготовки интенсивность скорости деформации превышает допустимое пороговое значение , то при выполнении условия производят уменьшение давления P(t) на текущем временном шаге Δt до величины P**(t)=P(t-Δt)-P"·Δt и возвращаются к рассчитанной величине давления Р(t) для последующих временных шагов Δt при .

10. Способ по п.1, характеризующийся тем, что в случае, если рассчитанная величина давления P(t) на текущем временном шаге Δt превышает допустимое по технике безопасности давление Р''', то при выполнении условия P(t)>P" выбирают давление P***(t)=P''' и для последующих временных шагов Δt при P(t)≤P''' возвращаются к рассчитанной величине давления P(t).

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8, Рисунок 9, Рисунок 10, Рисунок 11, Рисунок 12, Рисунок 13, Рисунок 14, Рисунок 15, Рисунок 16, Рисунок 17, Рисунок 18, Рисунок 19, Рисунок 20, Рисунок 21, Рисунок 22, Рисунок 23, Рисунок 24, Рисунок 25, Рисунок 26, Рисунок 27, Рисунок 28, Рисунок 29