№ 10 (148) (2023)

В статье рассмотрена операция получения цилиндрических изделий с наклонным фланцем из титанового сплава ВТ6. Операция заключается в воздействии на прутковую заготовку из титанового сплава ВТ6 пуансоном со скошенной рабочей кромкой. При получении деталей с наклонным фланцем из труднодеформируемых сплавов необходима формулировка режимов технологии. Требуется уточнение скоростей деформирования и воздействия контактного трения на кинематику течения материала и силы формоизменения для оценки возможностей процесса выполнено CAE-моделирование. Поэтому выполнено моделирования операции получения цилиндрических изделий с наклонным фланцем из титанового сплава ВТ6 в программе для моделирования DEFORM. Установлено влияние скоростных условий операции на изменение величин интенсивностей напряжений в изделии. Выявлены зависимости влияния углов и скоростей деформирования на силу высадки. Результаты теоретических исследований, полученных в ходе моделирования, были обобщены. Был выполнен регрессионный анализ полученных в ходе моделирования результатов. По результатам моделирования получены выражения для оценки интенсивности напряжений. Результаты регрессионного моделирования хорошо согласуются с результатами компьютерного моделирования. Используя количественные результаты моделирования, проведена регрессионная оценка силы. Получены уравнения регрессии в натуральных значениях для оценки влияния ключевых параметров процесса при высадке, которые могут быть полезны непосредственно при назначении технологических режимов высадки заготовок из титановых сплавов. Результаты могут быть использованы при реализации технологий изготовления деталей с фланцевыми утолщениями, отличающихся наилучшими прочностными характеристиками и обладающих стойкостью к нагрузкам.

. Рассмотрена проблема получения качественных сварных соединений пластин из сплава АК9, изготовленных из порошка методом селективного лазерного плавления. Выполнены сварные стыковые соединения пластин сплава АК9 толщиной 3,0 мм методами сварки плавлением (автоматическая аргонодуговая и электронно-лучевая сварка) и сваркой трением с перемешиванием. Основной металл пластин из сплава АК9 и их сварные соединения подвергались после сварки рентгеновскому просвечиванию, компьютерной томографии, металлографическому анализу и механическим испытаниям на статическое растяжение и статический трехточечный изгиб. Рентгеновский контроль сварных соединений, выполненных автоматической аргонодуговой и электронно-лучевой сваркой, выявил наличие в швах множественной пористости. Зародышами пор в металле шва служат микропоры сферической формы, которые образуются в основном металле в процессе селективного лазерного плавления. Диаметр этих микропор составил 150…200 мкм. В сварочной ванне при сварке плавлением происходит развитие микропор в диаметре до 420…1070 мкм для аргонодуговой сварки и 215…420 мкм для электронно-лучевой сварки. Металлографический анализ поперечных шлифов сварных соединений, выполненных методами сварки плавлением, выявил характерное расположение пор в металле шва. Так для варианта аргонодуговой сварки наиболее крупные поры располагались вблизи лицевой поверхности шва. В зоне сплавления на границе сварного шва и основного металла поры диаметром 80…220 мкм располагались в виде цепочек по всей толщине свариваемых пластин. При испытаниях сварных соединений на статическое растяжение разрушение соединений происходило именно по этой зоне. Коэффициент прочности соединений сплава АК9, полученных сваркой плавлением следующий: для автоматической аргонодуговой сварки 0,46, для электронно-лучевой сварки – 0,66. Установлено, что проблема пористости сварных соединений устраняется при использовании для получения стыковых соединений сварки в твердой фазе (сварка трением с перемешиванием). Коэффициент прочности стыковых соединений пластин сплава АК9, выполненных сваркой трением с перемешиванием, находится на уровне 0,81…0,86 от временного сопротивления основного металла. Разрушение сварных соединений происходит по зоне перемешивания. В зоне шва при сварке трением с перемешиванием в результате динамической рекристаллизации сформирована мелкозернистая равноосная структура со средним размером зерна 4,5…6,2 мкм практически без наличия пор. Основной металл представлен ячеистой структурой, в которой имеются поры размером до 168 мкм.

В статье рассмотрены возможности теоретического анализа на основе численного моделирования сложных процессов аддитивного производства методом селективного лазерного плавления. Рассмотрены методы высокоточного моделирования формирования единичной ванны расплава с учетом геометрии сформированного порошкового слоя, распределения энергии в пятне, эффектов переотражения луча, силы отдачи паров, эффекта Марангони и механизмов денудации. Были проведены экспериментальные исследования выращивания образцов из медного порошка БрХ с частицами размером 20…50 мкм методом селективного лазерного плавления с использованием излучения волоконного лазера непрерывного действия длиной волны 1,064 мкм. В том числе выполнены эксперименты в условиях полного совпадения условий и режимов выращивания с расчетной моделью. Для оценки точности системы моделирования сопоставлялись размеры области плавления и морфология поверхности дорожки расплава. Представленная расчетная модель использована при разработке технологии выращивания изделий из порошков медных сплавов методом селективного лазерного плавления. Также представлены исследования в области моделирования напряженно-деформированного состояния в сформированном в процессе СЛП композиционном материале, состоящего из матрицы сплава Ак9ч, армированной частицами карбида титана. Были выполнены расчеты для установления влияния формы (сфера, икосаэдр, призма), размеров (1,0 мкм; 5,0 мкм; 10 мкм) и концентрации по массе (1,0 %; 3,0 %; 5,0 %; 7,0 %; 10 %; 15 %), а также с учетом наличия пор различной формы. Результаты расчетов сопоставлены с результатами экспериментов. Численные модели с последующей экспериментальной апробацией оптимального варианта позволяют многократно сократить затраты времени для разработки новых сложных и многообещающих аддитивных технологий.

В настоящее время операция шлифования валков прокатных станов с использованием мелкозернистых кругов является наиболее прогрессивным методом финишной обработки, т. к. исключение трудоемких доводочных процедур из технологического цикла позволило обеспечить заданную точность размеров, формы, шероховатости поверхности, физико-механических свойств обрабатываемого материала, снизить трудоемкость изготовления изделий. Учитывая, что производительность шлифования мелкозернистыми кругами повышается с повышением глубины резания единичным зерном, рассмотрена методика расчета циклов шлифования по радиальному усилию для обработки поверхности валков холодной прокатки мелкозернистыми абразивными кругами. Проведен расчет, а также определены оптимальные режимы высокопроизводительного цикла шлифования деталей из стали 9Х2, 55…60 HRC, кругами 1-400x50x203 63С М14 СМ 8Б с изменением радиальной составляющей силы резания на этапах цикла. Для экспериментальной проверки рассчитанного цикла были проведены опыты по шлифованию образцов d×l = 65×250 мм при постоянном радиальном усилии, соответствующей заданной шероховатости поверхности и с изменением радиального усилия. Радиальное усилие шлифования задавалось натягом технологической системы и поддерживалось по прибору для регистрации радиального усилия в течение каждого прохода. При проведении опытов проводились замеры: съема металла на диаметр рычажной скобой; параметров шероховатости поверхности на профилометре-профилографе мод. 201. Проведенные испытания подтвердили эффективность применения расчетных циклов с изменением радиального усилия. При использовании предложенных циклов обеспечивается заданная шероховатость поверхности, при этом производительность операции увеличивается в 2,0 – 2,5 раза.

Сборка является важным этапом производства, оказывающим значительное влияние на качество изготовленных изделий. В связи с усложнением конструкций, повышением требований к качеству и повышением технико-экономических характеристик выпускаемых изделий, а также с постоянным научно-техническим прогрессом в машиностроении, задача гарантирования качества и достижения максимальной идентичности изделий становится все более актуальной. Успешность реализации проектов автоматизации сборочного производства связана с необходимостью параллельности геометрического и технологического проектирования. В статье излагается подход к решению данной проблемы на основе последовательного технологического совершенствования изделия с позиций сборки. В настоящее время проблема качества сборки является ключевой в машиностроении. В статье рассмотрены взаимосвязь сборки со всеми предшествующими этапами производства. Был произведен анализ проблем, связанных с сборочным производством в данной области. Уровень автоматизации сборки в России в области машиностроения не превышает 10 %. Повышение уровня автоматизации сборки может быть достигнуто только на основе создания и исследования новых методов автоматической и роботизированной сборки. В статье излагаются технологические возможности и области применения новых методов автоматической сборки. Анализируются возможности образцов экспериментального сборочного оборудования, созданного и исследованного в университетах России. Особой проблемой является отсутствие в России централизованного производителя автоматического сборочного оборудования. В статье обращается внимание на необходимость перехода к созданию и внедрению интеллектуального сборочного оборудования и технологий. В результате этого анализа выявлены вопросы, решение которых может быть реализовано на отраслевом и государственном уровнях.