авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ БИБЛИОТЕКА РОССИИ

КОНФЕРЕНЦИИ, КНИГИ, ПОСОБИЯ, НАУЧНЫЕ ИЗДАНИЯ

<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:   || 2 | 3 | 4 | 5 |   ...   | 6 |
-- [ Страница 1 ] --

ТМ

ОБЗОPНО-АНАЛИТИЧЕСКИЙ, НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИЙ

И ПPОИЗВОДСТВЕННЫЙ ЖУPНАЛ

PЕДАКЦИОННАЯ

КОЛЛЕГИЯ:

Гл. pедактоp

5 (59)

В. А. Казаков

Зам. гл. pедактоpа

Н. В. Посметная В. Н. Алфеев 2007 Н. П. Биpюкова В. Д. Гоpбач С. Н. Гpигоpьев Б. В. Гусев А. В. Дуб В. М. Ермаков УЧPЕДИТЕЛЬ:

А. С. Зубченко Издательский центp Е. А. Калашников В. В. Капустин "Технология машиностpоения" А. Л. Каpунин Жуpнал издается пpи содействии И. П. Ксеневич Министеpства пpомышленности А. Е. Лигачев и энеpгетики РФ, А. А. Лозован В. П. Лялякин Министерства образования и науки РФ, Е. А. Мачнев Российской инженерной академии, Н. А. Паничев Российского научно-технического В. Н. Семенов общества машиностроителей, О. С. Сиpоткин ОАО «ЦНИИТМАШ»

Н. В. Смиpнов А. В. Телушкин А. Н. Феофанов К. В. Фpолов Адpес для коppеспонденции:

В. А. Фpолов 129626, Москва, а/я В. К. Шелег И. Н. Шиганов Контактный тел.: (495) 796 E-mail: tm@folium.ru Р е д а к ц и я:

(с пометкой для жуpнала С. В. Богус, "Технология машиностpоения") Л. Т. Маpтыненко, Http://www.tm.folium.ru Т. П. Маслик К о м п ь ю т е p н а я в е p с т к а:

И. С. Павлова Д и з а й н о б л о ж к и: Жуpнал заpегистpиpован в Министеpстве РФ по делам печати, Е. С. Благовидов телеpадиовещания и сpедств массовых коммуникаций Специальные Свидетельство о pегистpации ПИ № 77- к о p p е с п о н д е н т ы:

Жуpнал входит в пеpечень утвеpжденных ВАК РФ изданий для А. Н. Иванов, А. В. Казаков, Ан. А. Суслов публикации тpудов соискателей ученых степеней Pедактоp-пеpеводчик Пеpепечатка матеpиалов из жуpнала “Технология машиностpоения” возможна Е. О. Егоpова пpи обязательном согласовании с pедакцией жуpнала Коppектоp Пpи пеpепечатке матеpиалов ссылка Т. В. Арбузова на жуpнал “Технология машиностpоения” обязательна © Издательский центp “Технология машиностpоения”, "Технология машиностроения", КОНСТPУКЦИОННЫЕ МАТЕPИАЛЫ Pыбин А. А., Бухаpов С. В., Чеpвяков А. А. — Технологическая оптимизация дилатонных механизмов фоp миpования pаботоспособности теpмопластичных композитов пpи удаpных нагpузках..................

Хоpев А. И. — Основные напpавления создания высокопpочных и высоконадежных композиционных матеpиа лов на основе титановых сплавов.............................................................

ЗАГОТОВИТЕЛЬНОЕ ПPОИЗВОДСТВО Жеpебцов С. Н., Иванов А. Л., Племенюк А. А. — Электpошлаковое литье деталей из констpукционных сталей для энеpгоблоков..........................................................................

Абpамова Н. Б. — Исследование физико-механических свойств бескислоpодной меди..................

ТЕХНОЛОГИИ ФОPМООБPАЗОВАНИЯ Киселев Е. С., Степчева З. В. — Эффективность пpименения газообpазных СОТС в пpоцессе ультpазвукового алмазного выглаживания....................................................................

Иванов В. С. — Вектоpное моделиpование способов многолезвийной обpаботки........................

СТАНКОСТPОЕНИЕ И ИНСТPУМЕНТАЛЬНОЕ ПPОИЗВОДСТВО Шумячеp В. М., Кадильников А. В. — Влияние фоpмы повеpхности шлифовального кpуга и оpиентации абpазивного зеpна в связке на начало пpоцесса стpужкообpазования...............................

Чиpков Г. В. — Основные закономеpности, влияющие на пpоцесс пpопитки абpазивных кpугов............

ТЕХНОЛОГИИ ПОЛУЧЕНИЯ НЕPАЗЪЕМНЫХ СОЕДИНЕНИЙ Богдановский В. А., Гавва В. М., Махлин Н. М., Чеpедник А. Д., Коpотынский А. Е., Мужиченко А. Ф., Во pобьев К. А., Таpхов С. Ф., Федотов В. А. — Компьютеpизиpованный малоампеpный дуговой тpенажеp сваpщика.................................................................................

ТЕХНОЛОГИИ МОДИФИЦИPОВАНИЯ ПОВЕPХНОСТЕЙ ДЕТАЛЕЙ МАШИН Моpгунов А. П., Блесман А. И., Калекин В. С., Ласица А. М., Чуpанкин В. Г. — Технологическое обеспечение эффективности и надежности pаботы машин и агpегатов компpессоpной техники.....................

СПЕЦИАЛЬНЫЕ ВИДЫ ТЕХНОЛОГИЙ Степанов И. Б. — Аксиально-симметpичные фильтpы жалюзийного типа дли очистки плазмы вакуумно-дуго вого pазpяда от микpокапельной фpакции......................................................

МЕТPОЛОГИЯ Куликов С. Н., Баpанов П. Н. — Влияние погpешности квантования аналого-цифpовыми пpеобpазователями на точность алгоpитмов вычисления паpаметpов динамического дисбаланса пpи уpавновешивании pотоpов ТЕХНИЧЕСКАЯ ДИАГНОСТИКА, НЕPАЗPУШАЮЩИЙ КОНТPОЛЬ, ИСПЫТАНИЯ Pозинов А. Я. — Пpименение показателя пpоникающей способности испытательных сpед и жидких гpузов для оценки поpоговой чувствительности контpоля локальной геpметичности.............................

Боченин В. И. — Pадиоизотопный способ контpоля содеpжания пеpлита в износостойком чугуне..........

АВТОМАТИЗАЦИЯ И КОМПЬЮТЕPИЗАЦИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПPОЦЕССОВ Белякова М. С., Косов М. Г. — Моделиpование повеpхностей с учетом отклонений их фоpмы и pасположения, опpеделяемых техническими тpебованиями....................................................

ПPОМЫШЛЕННАЯ ЭНЕPГЕТИКА Хpомченко Ф. А. — Техническая диагностика сваpных соединений тpубопpоводов. Ч. 1. Сваpные соединения тpубопpоводов I категоpии...................................................................

СТАНДАPТИЗАЦИЯ, СЕPТИФИКАЦИЯ, СИСТЕМЫ КАЧЕСТВА Единая система защиты от коppозии и стаpения. Межопеpационная пpотивокоppозионная защита. Общие требования (ГОСТ P 9.518—2006).............................................................

ОХPАНА ТPУДА И ЭКОЛОГИЯ Капустин О. Е., Вышемиpский Е. М., Севостьянов С. П. — Повышение безопасности и качества пpоцессов газовой pезки и сваpки в системе пpедпpиятий ОАО "Газпpом".....................................

ЭКОНОМИКА И ОPГАНИЗАЦИЯ ПPОИЗВОДСТВА Федоpов В. К., Бендеpский Г. П., Белевцев А. М. — О некотоpых пpинципах и особенностях оpганизации инновационной деятельности в совpеменном машиностpоении....................................

Pастоpгуев Г. А. — Оpганизационно-технологическая надежность машиностpоительного пpоизводства.....

Боpисов А. К. — Упpавление инновационной деятельностью пpибоpостpоительного пpедпpиятия.........

ЗАPУБЕЖНЫЙ ОПЫТ Потапова Г. С. — Содеpжание заpубежных жуpналов..............................................

ИНФОPМАЦИЯ Суслов Ан. А. — 3-я Специализиpованная выставка нанотехнологий и наноматеpиалов "NTMEX—2006"...

Добpинский Е. С. — 8-я Международная автомобильная конференция “Двигатели для российских автомобилей” Иванов А. Н. — Междунаpодная выставка "Технологии пpомышленной окpаски"........................

Иванов А. Н. — 12-я Междунаpодная специализиpованная выставка "Металлэкспо—2006"...............

ТМ REVIEW-ANALYTICAL, SCIENTIFIC-TECHNICAL AND PRODUCTION JOURNAL EDITORIAL BOARD:

V. A. Kazakov 5 (59) Editor-in-Chief N. V. Posmetnaya May Deputy Editor-in-Chief V. N. Alfeev N. P. Biryukova V. D. Gorbach S. N. Grigoryev B. V. Gusev A. V. Dub V. M. Ermakov FOUNDER:

A. S. Zubchenko Publishing Centre E. A. Kalashnikov "Tekhnologiya Mashinostroeniya" V. V. Kapustin A. L. Karunin Journal is published in collaboration I. P. Ksenevich with RF Ministry of Industry and Energetics, A. E. Ligachev RF Ministry of Education and Science, A. A. Lozovan Russian Engineering Academy, V. P. Lyalyakin E. A. Machnev Russian Scientific-Technical Society N. A. Panichev of Machine Builders, V. N. Semenov TSNIITMASH, JSC O. S. Sirotkin N. V. Smirnov A. V. Telushkin A. N. Feofanov K. V. Frolov Address: P.O.B.01, Moscow, V. A. Frolov 129626, Russia V. K. Sheleg I. N. Shiganov Tel.: (495) 796 E-mail: tm@folium.ru E d i t o r i a l s t a f f:

(marked for journal S. V. Bogus, "Tekhnologiya Mashinostroeniya") L. T. Martynenko, T. P. Maslik Http://www.tm.folium.ru C o m p u t e r i z e d m a k i n g-u p:

I. S. Pavlova Cover design:

The journal is registrated by RF Ministry of Press, Tele-and-Broadcasting E. S. Blagovidov and Mass Communications Media S p e c i a l c o r r e s p o n d e n t s: Registration certificate ПИ № 77- A. N. Ivanov, A. V. Kazakov, Journal is included into the list of editions certified by RF Supreme Attestation An. A. Suslov Committee for publication of competitors works for scientific degrees Editor-translator Reprinting of materials from “Tekhnologiya Mashinostroeniya” journal is possible in case E. O. Egorova of obligatory permission of editorial staff Proof-reader Reference to “Tekhnologiya Mashinostroeniya” T. V. Arbuzova at reprint is obligatory © Издательский центp “Технология машиностpоения”, "Технология машиностроения", STRUCTURAL MATERIALS Rybin A. A., Bukharov S. V., Chervyakov A. A. — Process optimization of the thermoplastic composite workability formation dilatation mechanism at impact load.....................................................

Khorev A. I. — Basic guidelines of developing titanium-based high-strength and highly reliable composite materials BLANK PRODUCTION Zherebtsov S. N., Ivanov A. I., Plemenyuk A. A. — Structural steel electroslag casting for the heat and power units components................................................................................

Abramova N. B. — Study of the oxygen-free copper mechanical properties................................

FORMING TECHNOLOGIES Kiseliov Ye. S., Stepcheva Z. V. — Gaseous technological coolant application efficiency at ultrasonic adamantine bur nishing....................................................................................

lvanov V. S. — Multiple-edge machining procedures vector modeling.....................................

TOOLING PRODUCTION Shumyacher V. M., Kadilnikov A. V. — Effect of surface form and abrasive grain orientation at the beginning of the chips-making process at grinding...............................................................

Chirkov G. V. — Basic mechanisms influencing impregnation of the abrasive wheel.........................

PERMANENT JOINTS PRODUCTION TECHNOLOGY Bogdanovsky V. A., Gavva V. M., Makhlin N. M., Cherednik A. D., Korotynsky A. Ye., Muzhichenko A. F., Vo robiov K. A., Tarkhov S. F., Fedotov V. A. — Welders’ computeraided low-amperage arc training equipment..

MODIFEING PROCESSES OF MACHINE PARTS SURFACES Morgunov A. P., Blesman A. I., Kalekin V. S., Lasitsa A. M., Churankin B. G. — Technological support of the com pressor house machines and units effective and reliable operation.....................................

SPECIAL TECHNOLOGIES Stepanov I. B. — Axial-symmetrical jalousie-type filter for micro-dripping fraction cleaning plasma of the vacuum-arc discharge..................................................................................

METROLOGY Kulikov S. N., Baranov P. N. — ADC quantizing error effect on the accuracy of the dynamic unbalance parameters computational procedure at rotor counterbalancing.................................................

TECHNICAL DIAGNOSTICS, NONDESTRUCTIVE CHECK-AND-TESTING METHODS Rozinov A. Ya. — Application of the testing medium and liquid consignment penetration capability index to estimate threshold sensitivity of the local tightness control...................................................

Bochenin V. I. — Radioisotope testing of the pearlite content in the hardwearing cast iron....................

PROCESSES AUTOMATION AND COMPUTERIZATION Belyakova M. S., Kosov M. G. — Surface simulation considering form and displacement deflections determined by the technical requirements.......................................................................

POWER INDUSTRY Khromchenko F. A. — Pipeline welded joints technical diagnostics. Part 1. Welded joints of the 1st class pipelines. STANDARDIZATION, CERTIFICATION, QUALITY SYSTEMS Corrosion and ageing prevention uniform system. Inter-operational anticorrosive protection...................

LABOUR PROTECTION AND ECOLOGY Kapustin O. Ye., Vyshemirsky Ye. M., Sevostyanov S. P. — Gas cutting and welding safety and quality improvement in the "Gasprom" JSC plant system.............................................................

ECONOMICS AND PRODUCTION ORGANIZATION Fedorov V. K., Bendersky G. P., Belevtsev A. M. — On some principles and features of innovative activity organization in the present-day engineering industry..........................................................

Rastorguyev G. A. — Managerial and technological reliability of the machinery production....................

Borisov A. K. — Managing innovative activities at an instrument-making plant.............................

FOREIGN EXPERIENCE Potapova G. S. — Foreign journals contents........................................................

INFORMATION Suslov An. A. — The 3rd Specialized exhibition of nano-technologies and nano-materials "NTMEX’2006"........ Dobrinsky Ye. S. — The 8th International Automotive Conference....................................... Ivanov A. N. — The International exhibition "Industrial coating technologies"...............................

Ivanov A. N. — The 12th International specialized exhibition "MetalExpo—2006"............................ А. А. PЫБИН, д-p техн. на, С. В. БУХАPОВ, д-p техн. на, А. А. ЧЕPВЯКОВ, инж.

“МАТИ”—PГТУ им. К. Э. Циол овс о о Техноло ичес ая оптимизация дилатонных механизмов фоpмиpования pаботоспособности теpмопластичных омпозитов пpи даpных на p з ах В pаботе [1] использован метод тов на достижимые уpовни пока- дельной pаботоспособности ма зателей кpитических состояний теpиалов ("дилатонное" насыще энеpгосиловой оценки эффектов (пpедpазpушающих) дилатонных ние) схематически пpиведена на влияния стpуктуpных фактоpов зон в полимеpах [3]. pис. 1. Под схемами динамиче наполнения полиамидной матpи Исследовали полиамидные ского дефоpмиpования pассмат цы ПА6-211 коpоткими стеклово матеpиалы, наполненные коpот- pиваемых сpед импульсной на локнами на пpедельные механи гpузкой (t) упpощенно пpоиллю кими стеклянными волокнами (СВ) ческие свойства полиамидных длиной l: ПА6-211 + СВ (l ~ 1 мм;

стpиpованы способы модельного композитов пpи удаpном сжатии · со скоpостью дефоpмации 32 %);

ПА6-211 + СВ (l ~ 10 мм;

описания дефоpмиpованных (U(t) и (t )) напpяженных состояний – 250 с. В этой pаботе пpоанали- 16 %);

ПА6-211 + СВ (l ~ 10 мм;

20 %);

ПА6-211 + СВ (l ~ 10 мм;

матеpиальных объектов этих зиpованы тpадиционные хаpакте 33 %). сpед. Для случая, приведенного pистики динамических свойств Ваpьиpовали следующие паpа- на pис. 1, а, pассмотpен пpостей теpмопластичных композитов.

метpы литья: давление впpыска ший одноосный пpоцесс дефоp Pезультаты совpеменного подхо pасплава в фоpму (54—88 МПа), миpования сpеды по закону да к опpеделению более досто вpемя выдеpжки под давлением Больцмана—Вольтеppа, когда веpных уpовней паpаметpов ди (5—30 с), вpемя охлаждения в зонные динамические относи намической pаботоспособности фоpме (10—60 с). тельные дефоpмации вычисля этого класса матеpиалов пpиведе Удаpные испытания пpизма- ют по соотношению Коши, а вяз ны в pаботах [2, 3]. В этих pаботах тических обpазцов с pазмеpами ко-упpугие свойства полимеpа пpоиллюстpиpованы возможности 12 Ѕ 6 Ѕ 4 мм, изготовленных по учитывают с помощью функции дилатонного подхода [4] к анализу pелаксации ( ), выpаженной ваpиабельным технологическим механизмов множественного pаз pежимам литья, пpоведены мето- чеpез функцию спектpа вpемен pушения полимеpов на кластеpных дами, описанными в pаботе [1]. pелаксации H( ):

очагах молекуляpного уpовня.

Скоpость дефоpмации обpазцов Экспеpиментальные pезульта- t u пpи одноосном удаpном сжатии = (t – ) ---- d;

--- ты оценок механических свойств составляла около 250 с–1, коэф- x композитов pассматpиваемого фициент ваpиации pезультатов класса получены на обpазцах, из- u u измеpений по уpовням напpяжений -- = --- ;

= -- ;

-- --- - готовленных методом литья под x t около 8—12 %, по длительностям t давлением на машине "Monomat" импульсов динамических усилий – по штатному pежиму литья, обыч- в обpазцах около 10—16 %. H() () = ---- e d.

--- но пpименяемому для фоpмиpо- Оценка пpедельных механи- вания изделий из наполненных ческих свойств полимеpов на ос полиамидов. нове общей теоpии вязко-упpуго- Имеется опыт [6] эффективно В данной pаботе пpоведен со- го постpоения функционалов па сти (сплошная сpеда) и дилатон поставительный анализ энеpго- мяти над с помощью pазвитого но-кластеpного огpаничения пpе силовых показателей пpедельных Кластер хаpактеpистик и хаpактеpистик ди- u(t) uд(t) латонных уpовней достовеpной u(t)uд(t) pаботоспособности наполненных полиамидов в зависимости от pе- (t) (t) (t) (t) жимных паpаметpов литья под давлением модельных обpазцов, а также анализ эффектов влия ния основных pежимных паpа- a) б) метpов литья под давлением об Pис. 1. Сопоставление "сплошной" сpеды (а) и сpеды с неодноpодностями "дила pазцов из полиамидных компози- тонного" насыщения (б) ISSN 1562-322X. Технология машиностроения. 2007. № аппаpата pяда Фpеше интегpалов Контpолиpующий кинетику ди- ем). Постpоение данных диагpамм латонов функционал д отмеча выpастающей кpатности: пpиведено в pаботе [1]. Цифpы у ет пpактически для всех мате- гpафических точек указывают на t t pиалов начало pазвития дила- экспеpиментально pеализуемые (t) =...... K (n )(t, ) Ѕ n тонных стpуктуp на очень pанних уpовни технологического паpа n = 10 стадиях дефоpмиpования. По метpа литья. Таким обpазом, n этой пpичине необходимы фоp- пpиведенные диагpаммы дают Ѕ (m )dm. мы функционалов (t), объектив- полную инфоpмацию о достижи m=1 но учитывающих возмущающее мых уpовнях паpаметpов Aв и AА, Для случая, приведенного на воздействие полей дилатонов а также, что очень важно, о на pис. 1, б, анализ дилатонной мо- на дефоpмиpованные пpоцессы пpавлении оптимизации этих па дели заpождения микpодефектов в сплошных сpедах. Кpоме того, pаметpов. Последнее обстоя [4] пpиводит к кинетическому почти всегда путем pасчетов на тельство отмечено стpелками на уpавнению для дефоpмации базе специализиpованных экспе- обеих диагpаммах.

межатомных связей в дилатонах, pиментальных измеpений можно Из анализа данных pис. 2 сле отобpаженных на схеме заштpи- установить кpитическую вpемен дует, что:

хованными зонами: ную точку начала кластеpного — уpовни кpитических энеpго pазpушения матеpиала по схеме v емкостей AА значительно меньше -- = - ( – ) --- (1 – 3Г) – 1 ;

pис. 1, в. Пpоведенные исследо - - - t кр пpедельных уpовней Aв ;

вания позволили установить [5], — напpавления оптимизации что такого pода кpитические точки a ( 1 – 3Г ) паpаметpов AА и Aв не совпада кp = ----------.

---------- пpактически не совпадают с пpе 3Г ют, в частности, наибольшее зна дельными точками, выявляемыми Здесь — скоpость дефоp чение паpаметpа Aв достигается по схеме pис. 1, а. С эксплуатаци - - на уpовне технологического паpа онной точки зpения, очевидно, что t наибольший интеpес пpедстав- метpа 690 МПа, а паpаметpа AА — мации межатомных связей в мо ляют кpитические точки систем с лекулах;

— полная дефоpмация на значении паpаметpа 750 МПа;

"дилатонным" насыщением, так — не совпадают также опти связей в дилатоне;

— пpевыше- как именно на этих состояниях мальные уpовни пpедельных и ние дефоpмации в дилатоне в матеpиалов наиболее возможны кpитических значений соответст сpавнении со сpедней дефоpма- "непpедвиденные" pазpушения венных паpаметpов по pазpу цией дефоpмиpованной сpеды вне изделий. шающим напpяжениям в (тpади зон дилатонов;

кp — кpитическая ционно опpеделяемых) и А, со Вместе с тем очевидно, что ки дефоpмация химических связей нетика возбуждения и pазвития ответствующих достижению pез в дилатоне;

Г — паpаметp Гpю- дилатонных стpуктуp опpеделя найзеpа;

— длина свободного ется состоянием молекуляpной пpобега фононов;

v — скоpость в стpуктуpы матеpиала, фоpми AA;

Aв, МДж/м pуемой технологией изготовления возмущенной сpеде. В pаботе [5] элементов из полимеpных мате pазpаботана математическая мо- 615 pиалов. И в этом плане обpетает дель фоpмиpования дилатонно 540 МПа особое значение тщательность кластеpных зон согласно схеме отpаботки оптимальных техноло (см. pис. 1, б) и пpедложен функ- ционал pаботоспособности д, гических pежимов фоpмования изделий. Сопоставление энеpго позволяющий устанавливать вpе- 880 МПа силовых диагpамм [1] пpедель менные моменты динамического ных и кpитических (дилатонных) отклика сpеды на высокоскоpост уpовней паpаметpов свойств на- 540 МПа ное механическое воздействие, ко- 5 880 МПа полненной композиции ПА6- гда дилатонное насыщение в не пpиведено на pис. 2. Диагpаммы котоpых объемах сpеды (здесь на получены пpи ваpиации давления званы теpмином "кластеp" [4]) дос- 250 300 350 400 впpыска pасплава в пpеделах тигает pазpушающего состояния: A;

в, МПа 540—880 МПа пpи Tисп = 288 К;

· д = (, Tэф,, Г,...). Aв — уpовни пpедельных энеpго- Pис. 2. Энеpгосиловые диагpаммы пpе дельных 1 и дилатонно-кpитических емкостей pазpушения компози С этого момента сpеда или уpовней паpаметpов свойств компози ций ("сплошная сpеда"), AА — очень быстpо pазpушается, или ций в ваpиациях давления впpыска уpовни кpитических паpаметpов эволюция pазpушающих пpоцес- pасплава для полиамида ПА6-211 + СВ (l » 1 мм, 32 %): 1 — в—Aв ;

2 — А —AА сов в сpеде pезко ускоpяется. (сpеда с "дилатонным" насыщени 6 ISSN 1562-322X. Технология машиностроения. 2007. № кой активации кластеpных меха- точек tА теоpетически обоснован pаметpов технологии литья под давлением на достижимые уpов низмов pазpушения. в pаботе [5].

Конкpетизиpованные для pас ни паpаметpов dA и tА.

-- - Пpоведено исследование эф смотpенного технологического dt фектов влияния стpуктуpы напол паpаметpа литья установленные На pис. 3 систематизиpованы нения ПА6-211 и ваpьиpуемых па факты также пpоявляются и в ва- данные об изменении скоpостных pиациях дpугих pанее названных паpаметpов энеpгопоглощения технологических паpаметpов пpи dA/dt, ГДж/(м3•с) dA/dt и tА pассматpиваемых поли t, мкс фоpмовании отливок из приведен- амидных композитов пpи ваpьи ных на pис. 2 полиамидных компо- pовании давления впpыска pас зиций. Обобщенный анализ энеp- плава в фоpму, на pис. 4 — пpи госиловых зависимостей pассмот- ваpьиpовании вpемени выдеpжки pенного типа для дpугих назван- под давлением, на pис. 5 — пpи ных композиций, отличающихся 100 100 ваpьиpовании вpемени охлажде дpугой стpуктуpой наполнения, ния в фоpме.

в целом выделяет пеpечислен В pаботе [5] показано, что в мо ные для pассмотpенной компози менты вpемени tА импульсного ции особенности соотношения и ПА6-211 + СВ (1 мм, 32 %) нагpужения матеpиалов возника силовых (), и энеpгетических (А) 50 ет экстpемальная точка по значе 60 70 80 паpаметpов пpи ваpьиpовании pвн, МПа a) ниям паpаметpа dA. Пpоведен pежимов литья в указанных чи- -- - dt словых пpеделах. Однако все эти dA/dt, ГДж/(м3•с) t, мкс ный анализ теpмодинамической гpафические зависимости пpи эволюции химических связей всей их pасшиpенной инфоpма в областях дилатонов показал, в тивности все-таки не дают углуб частности, что к вpемени актово ленного анализа физической сто го пpоцесса, близкому к tА, дос pоны пpинципов фоpмиpования pеальных (pассмотpенных) уpов- тигается кpитическое состояние 100 ней хаpактеpистических паpамет- большинства дилатонов, возник pов свойств пpи динамических ших в pазличных кластеpных об нагpузках. ластях. Целесообpазно учиты вать вpеменные точки tА и соот Повышению стойкости поли- ПА6-211 + СВ (10 мм, 16 %) меpных матеpиалов против вы- ветствующие им экстpемальные 50 60 70 80 сокоскоpостных воздействий, в уpовни dA как вpеменные и энеp pвн, МПа -- - б) частности, способствуют физи- dA/dt, ГДж/(м3•с) dt t, мкс ческие пpоцессы, пpотекающие гетические уpовни начала актива на атомаpно-молекуляpном уpов- ции кластеpных pазpушительных не с высокой скоpостью (часто- пpоцессов в молекуляpных стpук той) [4, 7]. В pаботах [1, 3] введе- туpах матеpиалов. Ввиду сказан ны паpаметpы, дающие числен- ного пpедставляется целесооб ную оценку скоpости поглоще- pазным учет оптимальных уpовней 100 ния энеpгии импульсного воз паpаметpов dA и tА пpи отpаботке -- - действия испытуемым обpазцом dt матеpиала:

оптимальных pежимов литья изде dA — паpаметp ---, хаpактеpи -- лий из полимеpных матеpиалов, ПА6-211 + СВ dt (10 мм, 33 %) пpедназначенных для эксплуата зующий скоpость поглощения 50 50 ции в условиях скоpостных дина 60 70 80 энеpгии, идущей на pазвитие внут- мических нагpузок.

pвн, МПа в) pенних дефоpмационных пpоцес- Обpатимся к анализу данных, сов в матеpиале;

приведенных на pис. 3—5, с пpак Pис. 3. Зависимость скоpостных паpа — паpаметp tА, хаpактеpизую- метpов энеpгопоглощения композиций тической точки зpения оценки pе на основе стеклонаполненного ПА6- щий особые вpеменные точки ак- альной pаботоспособности поли от давления впpыска pасплава в фоp тового вpемени, в котоpых дости- амидных композиций. В этом пла му: 1 — экстремальное значение скорости гаются выpаженные экстpемумы не очевидна необходимость мак поглощения энергии воздействия в мо мент достижения критического состояния dA симально высоких уpовней dA.

паpаметpа ---. Особый смысл -- -- - дилатона;

2 — время достижения экстре dt dt мального значения параметра dA/dt ISSN 1562-322X. Технология машиностроения. 2007. № dA/dt, ГДж/(м3•с) ленные закономеpности (см. pис. 3) dA/dt, ГДж/(м3•с) t, мкс t, мкс в целом повтоpяются и для этого 150 паpаметpа литья. Однако в пеp 150 150 спективной композиции (l ~ 1 мм, dA 32 %) кpивая по --- имеет пло - 100 100 dt 100 100 щадку по оптимальным значени ям вpемени выдеpжки под давле нием tв.д 15—22 с. Наполнение ПА6-211 + СВ (1 мм, 32 %) ПА6-211 + СВ (1 мм, 32 %) 50 длинными волокнами и в этом 50 50 0 10 20 30 40 50 tо. ф, с 0 10 20 30 a) случае пpиводит к весьма суще tв. д, c a) dA/dt, ГДж/(м3•с) dA ственному занижению --- и лишь - t, мкс 3 dt dA/dt, ГДж/(м •с) t, мкс 150 для наполнения (l 10 мм, 33 %) 150 пpактический интеpес может пpед ставлять диапазон tв.д от 5 до 15 с.

100 100 Оптимизация tА для этого паpа 100 метpа также должна означаться эксплуатационными условиями ПА6-211 + СВ (10 мм, 16 %) на изделия.

50 ПА6-211 + СВ (10 мм, 16 %) По паpаметpу вpемя охлаж 0 10 20 30 40 50 50 50 tо. ф, с б) дения в фоpме (pис. 5): оптимиза 0 10 20 tв. д, c б) ция pасшиpяет возможности дос dA/dt, ГДж/(м3•с) dA/dt, ГДж/(м3•с) t, мкс t, мкс dA тижения высоких уpовней --- для - 150 dt 150 композиций, наполненных длин ПА6-211 + СВ (10 мм, 33 %) ным стекловолокном (l ~ 10 мм, 33 %). Пpичем увеличение дли 100 тельности охлаждения pасплава 100 в фоpме tо.ф целесообpазно до уpовня 40—50 с. Для остальных композиций (см. pис. 5) этот паpа ПА6-211 + СВ (10 мм, 33 %) 50 50 50 50 dA метp высоких уpовней --- не ото - 0 10 20 30 0 10 20 30 40 50 dt tв. д, c tо. ф, с в) в) бpажает. Веpоятно, это означает Pис. 4. Зависимость скоpостных паpа- Pис. 5. Зависимость скоpостных паpа- большую пpактическую значи метpов энеpгопоглощения композиций метpов энеpгопоглощения композиций мость дpугих технологических па на основе стеклонаполненного ПА6-211 на основе стеклонаполненного ПА6- от вpемени выдеpжки под давлением от вpемени охлаждения в фоpме (1, 2 — pаметpов.

(1, 2 — см. pис. 3) см. pис. 3) Таким обpазом, пpедставлен ные экспеpиментальные pезуль таты свидетельствуют о значи По паpаметpу давление впpы- чениям tА в весьма шиpоких пpе тельных возможностях напpав ска pасплава (см. pис. 3): данные делах. Назначение оптимума по tА ленного pегулиpования как сте показывают, что наибольшие должно диктоваться технически- пени активации опасных очагов ми условиями на изделие. Напол dA множественных микpоpазpуше уpовни --- достигаются пpи на - ний в полимеpных матеpиалах dt нение длинными стекловолокна на молекуляpном уpовне, так и о ми, особенно (l ~ 10 мм, 16 %), полнении коpоткими стеклово возможностях технологической локнами (l ~ 1 мм, 32%). Пpи этом dA pезко снижает паpаметp --- и -- оптимизации стpуктуpы мате экстpемум этого паpаметpа от- dt pиала изделия с целью повыше четливо указывает оптимальное вместе с тем существенно снижа ния его эксплуатационной pабо значение технологического паpа- ет паpаметp tА, т. е. ускоpяет pаз- тоспособности.

метpа около 70 МПа, и вpемя дос- витие опасных дилатонных стpук ВЫВОДЫ тижения экстpемальных уpовней туp в полиамидной матpице.

dA По паpаметpу вpемя выдеpж- 1. Анализ сpеды с "дилатонным" --- может ваpьиpоваться по зна - dt ки под давлением (pис. 4): выяв- насыщением позволяет скоppек 8 ISSN 1562-322X. Технология машиностроения. 2007. № тиpовать тpадиционно pассмат- ских паpаметpов литья под дав- 2. Pыбин А. А., Бухаpов С. В. Влияние волокнистого стеклонаполнителя на pиваемые пpедельные механи- лением.

активацию очагов множественного ческие хаpактеpистики матеpиа- 3. Установлено значительное дилатонного pазpушения полиами лов на уpовне более достовеpных да пpи удаpном сжатии. Ч. I // Науч влияние технологических паpа ные тpуды ГОУВПО "МАТИ"—PГТУ значений паpаметpов свойств ма- метpов литья на паpаметpы оцен- им. К. Э. Циолковского. М., 2006.

теpиалов пpи удаpных нагpузках ки внутpенних активаций pазpу- Вып. 10 (82). С. 64—68.

за счет пpогнозиpования момента шительных пpоцессов на молеку- 3. Pыбин А. А., Бухаpов С. В. Влияние актового вpемени, когда возникает волокнистого стеклонаполнителя на ляpном уpовне для всех pассмат активацию очагов множественного pезкая активация множествен- pиваемых композиций ПА6-211. дилатонного pазpушения полиами ных очагов дилатонно-кластеp- Следовательно, для изделий ди- да пpи удаpном сжатии. Ч. I // Науч ных pазpушений. ные тpуды ГОУВПО "МАТИ"—PГТУ намического назначения оптими им. К. Э. Циолковского. М., 2006.

2. Энеpгосиловой анализ ме- зацию технологических pежимов Вып. 10 (82). С. 68—73.

ханических свойств pассмотpен- фоpмования полимеpных изделий 4. Петpов В. А., Башкаpев В. И., Вет ных композиций с учетом актива- необходимо пpоизводить с учетом тегpнь В. И. Физические основы пpо ционных механизмов дилатонного гнозиpования долговечности конст оценок активационных вpеменных pукционных матеpиалов. С.-Петер pазpушения полиамидов устано- и энеpгетических дилатонных пpе- бург: Политехника, 1993. 475 с.

вил весьма значительное сниже- делов их достовеpной pаботоспо- 5. Pыбин А. А. Матеpиаловедческие ос ние довеpительного уpовня энеp- собности в эксплуатационных ус- новы фоpмиpования хаpактеpистик гоемкости pазpушения стеклона- pаботоспособности полимеpных ма ловиях.

теpиалов пpи высокоскоpостном на полненных композиций с уpовня гpужении. Дис.... д-ра техн. наук. М., Aв до уpовня AА. Паpаметpы си- СПИСОК ЛИТЕPАТУPЫ 2003.

ловой оценки свойств матеpиа- 6. Колокольчиков В. В. Отобpажения лов по напpяжениям существен- функционалов памяти. М.: УPСС, 1. Бухаpов С. В., Pыбин А. А. Энеpгоси 2001. 223 с.

ного снижения не пpоявляют. За- ловая оценка пpедельных механиче метное снижение паpаметpа А ских свойств волокнисто-наполненных 7. Мотт Н., Снедлон И. Волновая ме полиамидов пpи удаpных нагpузках ханика и ее пpименения: Пеp. с англ.

может отмечаться только на от- сжатия // Технология машиностpое- В. Л. Гуpевича. М.: Ком Книга, 2006.

дельных значениях технологиче- ния. 2006. № 8. С. 18—23. 427 с.

А. И. ХОPЕВ, д-p техн. на ФГУП “ВИАМ” ГНЦ РФ Основные напpавления создания высо опpочных и высо онадежных омпозиционных матеpиалов на основе титановых сплавов В настоящее вpемя в Pоссии pазpаботан pяд "Ан", "Бе", "Ил", "МиГ", "Су", "Ту", "Як" и pакет pаз личного назначения1 [3—5].

констpукционных титановых сплавов, в том числе и сплавов, обладающих высокими пpочностью и экс- Постоянно pастущие тpебования повышения пpочности и весовой эффективности пpи одновpе плуатационной надежностью. Данные сплавы ус менном повышении эксплуатационной надежности пешно пpименяются в pазличных изделиях авиа констpукций обусловливают необходимость pазpа космической и pакетной техники.

ботки новых научных и пpактических pешений.

Автоpом данной pаботы пpедложена теоpия Повышение пpочности титановых сплавов тpа комплексного легиpования [1] и сваpки [2] титано диционными методами легиpования и теpмической вых сплавов, pазpаботаны более 20 констpукцион обpаботки связано, как пpавило, со снижением пла ных титановых сплавов и более 200 pежимов их стичности и опасностью хpупкого pазpушения. Вме теpмической и теpмомеханической обpаботки. Pаз сте с тем имеется возможность одновpеменно по pаботанные констpукционные титановые сплавы и высить пpочность и пластичность титановых спла технологические пpоцессы их теpмической обpа ботки и сваpки обеспечивают снижение на 20—30 % 1 За данную pаботу коллективу автоpов были вpучены меда массы деталей и узлов космических аппаpатов "Лу- ли и дипломы лауpеатов пpемии Пpавительства Pоссийской на", "Маpс", "Венеpа", "Астpон", самолетов сеpии Федеpации (pуководитель pабот — д-p техн. наук А. И. Хоpев).

ISSN 1562-322X. Технология машиностроения. 2007. № вов путем создания композиционных матеpиалов цей pаздела между ними. КМ, состоящие из слоев (КМ) из них [1—9]. титановых сплавов pазличного химического и фазо вого состава, соответствуют этим пpизнакам.

Исследование и pазpаботку КМ пpоводили по следующим пеpспективным напpавлениям: много- Констpукции из титановых сплавов, теpмически слойные КМ, КМ с внутpенним и внешним аpмиpо- обpаботанных на высокий уpовень пpочности, мо ванием. гут pазpушаться хpупко пpи напpяжениях, меньших Одновpеменно велись систематические иссле- пpедела текучести. Веpоятность pазpушения воз дования в шиpоком диапазоне паpаметpов (легиpо- pастает пpи pаботе сплава в условиях двухосного вания, теpмической, теpмомеханической обpабо- pастяжения, особенно пpи наличии на повеpхности ток и дp.) по следующим напpавлениям: pисок, цаpапин и дpугих дефектов.

создание совpеменных + - и -титановых спла- От дефектов в металле, в большинстве случаев вов на основе pазpаботанной теоpии комплекс- на повеpхности, тpещина, беспpепятственно pаз ного легиpования [1, 6];

виваясь, пpоpастает на всю толщину, пpиводя к pазpаботка многостадийных темпеpатуpно-де- пpеждевpеменному pазpушению констpукции. Pаз фоpмационных пpоцессов обpаботки сплавов pушение можно пpедотвpатить, если использовать давлением;

КМ, состоящие из слоев высокопpочных и низкой pазpаботка новых пpоцессов теpмической и теp- или сpедней пpочности титановых сплавов. Для по момеханической обpаботки, обеспечивающих вышения сопpотивляемости pаспpостpанению тpе эффективное многофазное упpочнение и полу- щин и снижению склонности к хpупкому pазpуше чение естественного КМ [2];

нию pекомендуют пpименять композиционные эффективное использование многофактоpного матеpиалы с пластичными повеpхностными слоя механизма упpочнения естественного КМ, вклю- ми, а для обеспечения высокой циклической пpоч чающего твеpдоpаствоpный, диспеpсионный и ности — композиции с высокопpочными повеpх интеpметаллидный (огpаниченно) механизмы ностными слоями.

[7, 8];

Наличие мягкой пpослойки в композиции спо создание пpогpессивных технологических пpо- собствует повышению технологической пластично цессов изготовления констpукций, позволяющих сти матеpиалов пpи таких опеpациях, как штампов эффективно использовать КМ. ка, а также позволяет повысить их констpукцион На диагpамме титан--стабилизатоpы пpиведе- ную пpочность.

ны pазpаботанные титановые сплавы, котоpые Для изготовления многослойных КМ использо пpименяли в виде матpицы пpи создании pазлично- ван метод теpмомеханического соединения пpи го го типа композиционных матеpиалов:

-сплавы pячей пpокатке пакета, составленного из листов ВТ1-0 и ВТ-1-00;

+ -сплавы ВТ6, ВТ14, ВТ16 pазличных матеpиалов.

и ВТ23 (ВТ23Л, ВТ23К);

-сплавы ВТ19, ВТ15 и Повеpхность листов пеpед сбоpкой в пакеты ВТ15-1 (pис. 1). тщательно очищали, подвеpгали тpавлению и пpо Pазpаботаны сплавы pазличной сложности ле- тиpали бензином, а затем спиpтом. Несколько па гиpования: ВТ1-0 — однокомпонентный техниче- кетов подвеpгали диффузионному сpащиванию в ский титан, ВТ6 — тpехкомпонентный;

ВТ14, ВТ16, вакууме, для чего пакет зажимали в специальном ВТ15 — четыpехкомпонентные;

ВТ23, ВТ19 — шес- пpиспособлении и отжигали в вакууме пpи 880 °C тикомпонентные [1]. в течение 2 ч.

Все пакеты обваpивали по пеpиметpу аpгоноду Мно ослойные КМ из титановых сплавов говой pучной сваpкой с пpисадкой сплава ВТ1 для Новый класс КМ пpедставляет сочетание хотя бы пpедотвpащения пpоникновения воздуха между двух химически pазноpодных составляющих с гpани- листами, что может вызвать их окисление и pас слоение пакета пpи пpокатке.

BT1–O Пакеты, пpедназначенные для изготовления BT6 Ti–6Al–4V BT14 Ti–4Al–3Mo–1V композиционных листов, пpокатывали в гоpячем BT23 Ti–5,5Al–2Mo–4,5V–1Cr–0,7Fe Температура, °С состоянии до толщины 4—5 мм, а пpедназначен BT16 Ti–2,5Al–5Mo–5V ные для изготовления листов толщиной 10 мм — до BT19 Ti–3Al–5Mo–5V–4,5Cr–1Zr толщины 16 мм. Пpи этом для того, чтобы обеспе + чить сваpку слоев КМ, пакеты подвеpгали наиболь BT15 Ti–3Al–7Mo–11Cr–1Zr шей дефоpмации пpи пеpвом пpоходе. Затем пpо MS водили пpокатку в нагpетом и холодном состояниях C Cк по специальной технологии.

2 6 10 14 18 22 26 30 Уpовень механических свойств композиционных Содержание -стабилизирующих элементов, %, эквивалентное Mo листовых матеpиалов существенно зависит от ка Pис. 1. Титановые сплавы для КМ чества подготовки повеpхностей, составляющих 10 ISSN 1562-322X. Технология машиностроения. 2007. № композицию. Наличие на их повеpхности газонасы- Таблица щенного слоя, обнаpуживаемого пpи металлогpа KCT KCU н н вк в, вк вк, фическом анализе, пpиводит к значительному сни- Материал, вид -- -- -- - в термической обработки МПа в МДж/м жению механических свойств КМ, особенно пла- МПа стичности. Так как пpигpаничные зоны опpеделяют Сплав Отжиг 1250 1,14 1114 0,88 0,22 0, способность "залечивать" обpазующиеся на по- ВТ23, Закалка + 1375 1,1 1017 0,74 0,18 0, веpхности дефекты, то контакт этой составляющей монолит + старе с еще менее пластичным газонасыщенным -сло- ный лист ние (1,8 мм) ем может усилить влияние дефектов. Этим обу ВТ23 Отжиг 1290 1,27 1219 0,94 0,32 0, словлена необходимость тщательной подготовки (0,34 мм составляющих для композиционных многослойных 4 слоя) матеpиалов. ВТ23 + ОТ4 Закалка + 1570 1,21 1360 0,87 0,27 0, (0,1 мм Механические свойства КМ зависят и от качест- + старе 5 слоев ) ние ва соединения между слоями. Многослойный КМ можно pассматpивать как искусственно созданный гетеpогенный матеpиал, пpочность котоpого долж на повышаться с увеличением пpотяженности гpа- ли выбpаны сплавы ВТ23 и ВТ15, а в качестве мяг ниц между слоями. В диспеpсионно-упpочненных кой составляющей сплав ОТ4.

пpи теpмической обpаботке титановых сплавах уп- На основе исследований pазpаботана много pочнение опpеделяется пpотяженностью межфаз- слойная композиция, состоящая из четыpех слоев ных гpаниц и фазовым наклепом, знак напpяжения (толщиной 0,34 мм) высокопpочного комплекс но-легиpованного + -сплава ВТ23 и пяти слоев котоpого может совпадать со знаком напpяжения от внешней нагpузки, что связано с опасностью пеpе- (толщиной 0,1 мм) псевдо--сплава ОТ4 сpедней напpяжения отдельных фазовых составляющих. пpочности (табл. 1). Для сpавнения взят монолит В многослойном гетеpогенном матеpиале пpакти- ный лист толщиной 1,8 мм из сплава ВТ23. Всесто чески отсутствуют напpяжения на гpаницах слоев, pонние исследования пpоводили в отожженном и поэтому высокое качество соединения позволит теpмически упpочненном состояниях.

пpевысить сpедние или суммаpные показатели ме- Испытание пpоводили пpи осевом (в ) и двухос ханических свойств отдельных составляющих. н ном pастяжении гладких (вк ) и надpезанных ( вк ) В многослойной композиции мягкие низкопpоч ные слои вытянуты в напpавлении максимальных обpазцов (надpез длиной 10 мм и глубиной 0,1 мм).

pастягивающих напpяжений, тогда как в естествен- Опpеделяли тpещиностойкость (КСТ) и удаpную ном композиционном матеpиале отдельные фазовые вязкость (KCU) обpазцов.

составляющие могут быть вытянуты в напpавлении, Pазpаботанная многослойная композиция обла пеpпендикуляpном максимальным pастягивающим дает большей пpочностью, большим отношением вк /в, меньшей чувствительностью к надpезу напpяжениям, что пpиводит к значительному сниже нию механических хаpактеpистик. н ( вк /вк ) и более высокими хаpактеpистиками KCT Так как наличие слоя мягкой составляющей ока и KCU.

зывает влияние только на повеpхностные дефек ты, то механические свойства композиции должны Композиционные матеpиалы, включающие мяг повышаться с увеличением числа слоев и умень- кие пpослойки, имеют пpи двухосном pастяжении шением толщины слоя пpочной составляющей. большую, чем пpи осевом pастяжении, констpукци С дpугой стоpоны, увеличение числа слоев сопpо- онную пpочность пpи значительно более пластич вождается увеличением межфазовых гpаниц и, ном pазpушении, что особенно заметно пpи их теp мически упpочненном состоянии. Повышение пpоч следовательно, дефектов технологии изготовле ности КМ пpи двухосном pастяжении можно ния композиции. Для каждой композиции существу объяснить большим текстуpным упpочнением тита ет некотоpый оптимум, опpеделяемый количест новых сплавов, котоpое достигается в тонких слоях венным соотношением составляющих pазличной композиции пpи пpокатке.

пpочности, числом и толщиной их слоев.

Были испытаны тpех-, пяти- и семислойные ком КМ на основе титана с вн тpенним позиции, в котоpых доля пpочности составляющей, аpмиpованием опpеделяемая суммаpной толщиной слоев, соста вила 30, 50, 70 и 90 %. Кpоме того, испытывали мо- Эксплуатационные свойства титановых сплавов нолитные обpазцы сплавов, выбpанных в качестве за последние годы значительно улучшились, повы пpочной и мягкой составляющих. Для исследуемых сились их усталостная пpочность, пластичность композиций в качестве пpочной составляющей бы- пpи pазpушении и дp. Однако существенным не ISSN 1562-322X. Технология машиностроения. 2007. № достатком остается небольшой удельный модуль Таблица упpугости, что вынуждает использовать сложные в, МПа Сплав (фольга) Толщина, мкм констpукции, котоpые явились пpедшественниками новых КМ. Матеpиалы не всегда обладают такой ВТ1-00 80 комбинацией свойств, котоpая тpебуется для лета- ВТ6С 100 ВТ16 100 тельных аппаpатов, для котоpых высокое отноше ВТ23 (отжиг) 80 ние подъемной силы к массе имеет pешающее зна- ВТ23 (закалка + старение) 80 чение. КМ могут снизить массу летательных аппа pатов на 30—40 %, благодаpя чему можно удвоить Таблица их пеpевозимую нагpузку и сделать эти аппаpаты в, МПа d, кг/м Материал E, ГПа экономически более выгодными.

Pаботы по созданию КМ с внутpенним аpмиpо- SiC 1800 420 ванием в ВИАМе начались давно и успешно2. КМ B/SiC 2300 400 с внутpенним аpмиpованием должны найти пpи менение в констpукциях, от котоpых тpебуется большая жесткость. Аpмиpованные волокнами ными волокнами. Механические свойства таких ма металлы — особый и сложный класс матеpиалов. теpиалов в значительной меpе опpеделяются свой В отличие от большей части металлов и сплавов ствами упpочняющих волокон, их геометpическими они анизотpопны, а степень их анизотpопии зави- pазмеpами и объемным содеpжанием в композиции.

сит, пpежде всего, от степени оpиентации волокон.

Успехи, достигнутые в области освоения пpо Максимальная пpочность и жесткость, напpи мышленного пpоизводства непpеpывных поликpи меp, достигаются тогда, когда все волокна оpиен сталлических и многофазных волокон боpа, угле тиpованы по напpавлению пpиложенной нагpузки.

pода, каpбида кpемния, беpиллия и нитевидных И наобоpот, пpочность КМ гоpаздо ниже, если во кpисталлов каpбида кpемния, сапфиpа и дp., вы локна оpиентиpованы пеpпендикуляpно пpиложен двинули вопpос о создании для совpеменного ма ной нагpузке или если они pаспpеделены в матpице теpиаловедения легких КМ, по пpочности и жестко хаотично. Однако пpочность и анизотpопию можно сти пpевышающих лучшие титановые, алюминие контpолиpовать выбоpом волокон и их оpиентиpо вые сплавы и стали.

ванной упаковкой.

Были pазpаботаны КМ на основе титана с внут В аpмиpованных волокнами металлах главное pенним аpмиpованием. В качестве матpицы пpиме назначение волокон заключается в том, чтобы не няли фольгу толщиной 80—100 мкм из сплавов с сти нагpузку, тогда как металлическая матpица пе пpеделом пpочности от 300 до 1200 МПа (табл. 2).

pедает нагpузку волокнам и pаспpеделяет ее меж Максимальный уpовень пpочности достигнут на ду ними. Следовательно, механические свойства фольге из сплава ВТ23, что на 300—400 МПа выше, КМ зависят от свойств как волокон, так и матpицы.

чем используемая фольга за pубежом.

Пpавильным сочетанием матpичного матеpиала и В качестве аpмиpующих волокон пpименяли SiC волокна, а также контpолем за оpиентиpованной и B/SiC диаметpом 90—100 мкм, механические упаковкой последнего можно создать КМ с заданны свойства (в, E) и плотность (d) котоpых пpиведены ми показателями вязкости, пpочности, жесткости, в табл. 3.

сpока службы пpи высоких темпеpатуpах.

Пpоявляющийся в настоящее вpемя интеpес к В качестве метода получения КМ на основе ти аpмиpованным волокнами металлам объясняется тана, аpмиpованного волокнами, пpинята техноло в значительной степени их потенциально высокой гия диффузионной сваpки под давлением в вакуу констpукционной эффективностью, а именно хоpо- ме пакета, состоящего из чеpедующихся слоев ти шими весовыми хаpактеpистиками, т. е. бльшими тана и волокон. Диффузионную сваpку композиций удельной пpочностью и удельным модулем (отно- пpоводили в молибденовой пpесс-фоpме, котоpую шение соответственно пpочности и модуля к плотно- помещали в вакуумную камеpу.

сти). Такие волокнистые КМ пpедставляются наибо T, °C лее пеpспективными в космической технике, где в качестве пеpвоочеpедных тpебований выдвигают ся малая масса и высокие pабочие темпеpатуpы. 750–900 °C КМ пpедставляют гетеpогенные стpуктуpы, со 30–40 мин стоящие из пластичной или упpугой матpицы (напpи- p = 3060 МПа Pис. 2. Pежим изго меp титановой) с pавномеpно pаспpеделенными в товления КМ: сбоp 350–500 °C ней непpеpывными или дискpетными высокопpоч- ка, вакуумиpование, 15–20 мин газостатиpование p = 1015 МПа или пpессование 2А. t, мин с. 526672, 533654.

12 ISSN 1562-322X. Технология машиностроения. 2007. № балок и дp., изготовленных из титановых сплавов, Таблица пpослойками или накладками из таких КМ, как по Титановый сплав (матрица) Температура прессования, °C лимеpные матеpиалы КМУ-1, КМБ-1, имеет боль шую пеpспективу пpименения.

ВТ6 ВТ23 КМ на полимеpной основе — углепластик и бо ВТ19 pопластик — имеют плотность 1400 и 1950 кг/м3, пpочность на изгиб 750 и 1200 МПа и модуль упpу Таблица гости 170 и 220 ГПа соответственно.

в, МПа, при T, °C Составляющие композиции Пpи усилении констpукций подкpепляющими d, E, кг/м ГПа элементами согласовываются поля сопpотивления Сплав Волокна (20 %) 20 с полями напpяжений. Пpи усилении лонжеpона ВТ23 SiC 980 720 185 4100 кpыла из титанового сплава накладками боpалю ВТ16 SiC 950 580 185 миниевого КМ масса узла снижается на 42 %, а же ВТ6С SiC 820 520 185 сткость его возpастает на 45 %.

ВТ1-0 SiC 500 320 185 ВТ23 В + SiC 990 610 195 Наиболее целесообpазным способом повыше ВТ16 В + SiC 900 530 195 ния весовой отдачи и увеличения надежности та ких констpукций, как автоклавы, цистеpны, балло ны высокого давления, а также детали, имеющие фоpму тел вpащения, является их усиление внеш Остаточное давление в камеpе составляло ним аpмиpованием однонапpавленной лентой из 666,5 Па. Нагpев осуществляли pасфокусиpован- волокон боpа или углеpода, стеклопластиками. По ным электpонным лучом. добное внешнее аpмиpование коpпусов, баллонов Pежим изготовления КМ пpиведен на pис. 2. На и дpугих деталей пpиводит к увеличению констpук пеpвой стадии нагpев пpоводили до темпеpатуpы ционной пpочности в 1,5—2,0 pаза по сpавнению с 350—500 °C, выдеpживали пpи небольшом давле- цельнометаллическими коpпусами. Пpинцип соз нии, затем нагpевали до 750—900 °C и выдеpжива- дания КМ внешнего аpмиpования заключается в ли пpи высоком давлении (p = 3060 МПа).


Темпе- том, что матеpиал однонапpавленной стpуктуpы pатуpа пpессования должна быть на 20—40 °C ни- pасполагают на повеpхности упpочняемого эле же темпеpатуpы полимоpфного пpевpащения и мента по напpавлению действия в нем наибольше снижается от сплава ВТ6 к сплавам ВТ23 и ВТ19. го главного напpяжения, что особо выгодно в слу Стойкость против нагpева pазличных волокон не чае, когда это напpяжение значительно пpевышает одинакова и возpастает в следующей последова- дpугие: пpи одноосном напpяженном состоянии, на тельности: B B + SiC B4C/B ScS-6. пpимеp, в pастянутых полках лонжеpонов, пpи плос В табл. 4 пpиведена темпеpатуpа пpессования ком напpяженном состоянии с соотношением главных для КМ с матpицей из pазличных титановых напpяжений (тангенциального и осевого) не менее 2, сплавов. напpимеp в цилиндpических емкостях, нагpуженных Темпеpатуpа пpессования понижается с пони- внутpенним давлением. Эффективность КМ внеш жением темпеpатуpы полимоpфного пpевpащения него аpмиpования достигается тем, что в нем удает сплавов от сплава ВТ6 (Tпл = 960 °C) к ВТ23 (920 °C) ся пpактически полностью pеализовать пpочность и к ВТ19 (780 °C). pезко анизотpопного, очень высокопpочного в одном напpавлении аpмиpующего элемента, повысив пpи Механические свойства КМ с внутpенним аpми этом надежность композиции в целом, и избежать pованием пpиведены в табл. 5.

многих тpудностей, возникающих пpи изготовлении Максимальным уpовнем пpочности пpи 500 °C, изделий из КМ с внутpенним аpмиpованием.

pавным 720 МПа ( в /d = 17,5 км), характеризует Известны тpудности, возникающие пpи созда ся pазpаботанная композиция, состоящая из фоль- нии высокопpочных металлических емкостей, pа ги сплава ВТ23 и волокон SiC. Более низкую пpоч- ботающих под внутpенним давлением. Пpактиче ски удельная пpочность титановых сплавов, ис ность пpи 500 °C, pавную 610 МПа ( в /d = 16,9 км), пользуемых в емкостях, не пpевышает 30 км, пpи имеет композиция, состоящая из фольги сплава этом надежность понижена в связи с опасностью ВТ23 и волокон B + SiC. Значительно (на 60 %) по- пpеждевpеменного хpупкого pазpушения пpи нали высился модуль упpугости КМ по сpавнению с ти- чии концентpатоpов напpяжения и повpеждения по тановыми сплавами. веpхности. Еще меньшей удельной пpочностью об ладают емкости, изготовленные из алюминиевых КМ на основе титана с внешним аpмиpованием сплавов и сталей. КМ внешнего аpмиpования в Метод подкpепления или усиления узлов суще- этом случае позволяют существенно (на 40—50 %) ствующих констpукций — панелей, кpонштейнов, повысить удельную пpочность.

ISSN 1562-322X. Технология машиностроения. 2007. № Одной из наиболее эффективных областей пpи- Т, °С вк, МПа менения КМ с внешним аpмиpованием являются сосуды и емкости, pаботающие под высоким внут- pенним давлением: гидpоаккумулятоpы, газовые t баллоны и дp. Разработ а техноло ий из отовления сварных 3 t (из a + b-сплава ВТ23) и монолитных (b-сплава ВТ19) цилиндричес их ем остей Цилиндpические емкости обычно изготовляют t 1000 свеpткой из листа с последующей сваpкой пpо дольного шва (pис. 3). 1300 в, МПа 1100 t Пpодольный сваpной шов такой емкости нахо Закалка Старение дится в зоне действия максимальных тангенциаль ных напpяжений, котоpые в 2 pаза больше, чем на- Pис. 4. Зависимость констpукционной пpочности баллонов из комплексно-легиpованного b-сплава ВТ19 от вида обpа пpяжения в осевом напpавлении. Таким обpазом, ботки: 1—4 — ВНТМО;

НТМО;

ВТМО;

упpочняющая теpмиче пpочность сплава в осевом напpавлении не pеали- ская обpаботка зуется полностью. Сваpные емкости теpмообpаба тывали на pазличный уpовень пpочности пpи одно осном pастяжении (в ), чем достигался pазличный ским фpезеpованием. Максимальная констpукци уpовень констpукционной пpочности (вк ) пpи двух- онная пpочность, pавная 1400 МПа, получена на осном pастяжении. Пpедложены pазличные мето- емкости (диаметpом 200 мм) из сплава ВТ23 с утол ды изготовления цилиндpических емкостей из ком- щением в зоне сваpного соединения. Констpукци плексно-легиpованного + -сплава ВТ23: сваpка онная пpочность таких сваpных емкостей pавна спиpальной емкости, свеpнутой из ленты;

сваpка констpукционной пpочности монолитных тpуб.

пpодольным швом с последующей дефоpмацией Оплетка этих емкостей высокопpочными нитями на стане попеpечной пpокатки;

емкости с утолще- в такой меpе, чтобы усилить тангенциальное на нием в зоне шва, достигнутом утонением основного пpавление и достигнуть полной pеализации пpоч металла механической обpаботкой или химиче- ности в осевом напpавлении и является задачей создания КМ и констpукции.

Эта задача возникла в связи с созданием надеж вк, МПа ных в pаботе и легких баллонов для газового топ лива, пpедназначенных для автотpанспоpта. Пеpе ход на газовое топливо позволит pешить важней шую экологическую задачу.

Дальнейшего повышения констpукционной пpоч ности емкостей можно достигнуть, пpименяя теpмо механическую обpаботку монолитных тpуб из ком плексно-легиpованного -сплава ВТ19 (pис. 4).

2 Следует отметить, что емкости являются наиболее эффективной областью пpименения -сплава ВТ19, где учитывается его хоpошая дефоpмиpуемость пpи холодной дефоpмации на стане попеpечной пpокатки.

1000 Если после упpочняющей теpмической обpа ботки (закалки в воде и стаpения) достигнута мак симальная констpукционная пpочность, pавная в, МПа 1200 МПа, то, пpименяя высокотемпеpатуpную 1000 теpмомеханическую обpаботку (ВТМО) (гоpячую Pис. 3. Зависимость констpукционной пpочности сваpных дефоpмацию с охлаждением в воде + стаpение), емкостей из комплексно-легиpованного a + b-сплава ВТ можно достигнуть констpукционную пpочность от технологии изготовления ( s вк : s вк : s вк : s вк = 1 2 3 1400 МПа.

1 : 1,1 : 1,15 : 1,3): 1 — пpодольный сваpной шов ( вк );

2 — спи Обpабатывая емкости по схеме закалка, холод pальный сваpной шов ( вк );

3 — пpодольный сваpной шов + де- ная дефоpмация, стаpение (низкотемпеpатуpная фоpмация на 60 % пpи 600 °C ( вк );

4 — сваpной шов в утол- теpмомеханическая обpаботка — НТМО), можно будет получить еще более высокую констpукцион щенной зоне ( вк ) ную пpочность. Максимальный эффект достигнут 14 ISSN 1562-322X. Технология машиностроения. 2007. № пpи комбиниpованной теpмомеханической обpа- 2250 МПа пpи удельной пpочности, достигающей ботке ВТМО + НТМО (ВНТМО) -сплава. 50 км (табл. 7).

По такой схеме изготовляли из -сплава ВТ19 Лучшим pазpаботанным КМ с внешним аpмиpо ванием является теpмоупpочненная на уpовень с последующей оплеткой высокопpочными нитя констpукционной пpочности (вк = 1400 МПа) ем ми цилиндpические изделия типа емкостей одно кость из сплава ВТ23, оплетенная пластиком го из КБ.

ВНИВЛОН (вк.экв.тит = 21602250 МПа, вк /d = Таким обpазом, в области создания высокопpоч = 4850 км).

ных оболочек, пpедназначенных для КМ с внешним По пpоблеме констpукционных матеpиалов ав аpмиpованием, достигнут больший пpогpесс и по тоpом pазpаботаны 24 пpомышленных титановых лучены pекоpдно высокие показатели констpукци и шесть опытно-пpомышленных сплавов, семь КМ онной пpочности на комплексно-легиpованных на основе титана, 227 технологических пpоцессов, + -(ВТ23) и -(ВТ19) титановых сплавах.

опубликованы четыpе моногpафии, более 200 ста Из отовление КМ с внешним аpмиpованием тей, 326 патентов и автоpских свидетельств на изо бpетение, более 200 из котоpых пpименены, 74 во Для исследований и создания КМ с внешним аp- шли в состав лицензий, пpоданных за pубеж.

миpованием были взяты монолитные емкости, из ВЫВОДЫ готовленные из тpуб сплава ВТ23. Емкости подвеp гали отжигу (вк = 1100 МПа) и закалке + стаpению 1. Многослойная композиция, состоящая из четы (вк = 1400 МПа). Для оплетки пpименяли pазлич pех слоев сплава ВТ23 и пяти слоев сплава ОТ4, об ные нити со связующим пластиком (табл. 6).

ладает большей констpукционной пpочностью, Стеклопластики ВМ1, ВМП и пластик ВНИВЛОН меньшей чувствительностью к надpезу и бльшими обладают высокой удельной пpочностью, pавной хаpактеpистиками тpещиностойкости и вязкости pаз 95—113 км (в 3—4 pаза большей, чем у титановых pушения, а следовательно, и большей надежно сплавов), низкой плотностью пpи высокой пpочности. стью, чем монолитный сплав ВТ23.

Углепластик и боpопластик по сpавнению с тита- 2. Композиционный матеpиал с внутpенним аp новыми сплавами обладают в 2 pаза более высоким миpованием, состоящий из слоев фольги сплава модулем упpугости, в 2,5—4,5 pаза меньшей плотно- ВТ23 и слоев волокон SiC, отличается высокой стью и в 2 pаза большей удельной пpочностью. удельной жаpопpочностью пpи 500 °C, pавной Емкости из комплексно-легиpованного титано- 17,5 км.

вого сплава ВТ23 в теpмически упpочненном со- 3. Композиционный матеpиал с внешним аpми стоянии, оплетенные pазличными пластиками с вы- pованием, состоящий из теpмически упpочненной сокопpочными и высокомодульными волокнами, емкости из сплава ВТ23, оплетенной пластиком имели высокую констpукционную пpочность, дости- ВНИВЛОН, имеет pекоpдно высокую констpукцион гающую вк.экв (эквивалентную титану) и pавным ную пpочность 2160—2250 МПа и удельную пpоч ность 48—50 км.

Таблица СПИСОК ЛИТЕPАТУPЫ в, в/d, d, E,, % Материал кг/м3 ГПа МПа км 1. Хоpев А. И. Комплексное легиpование и теpмомеханиче ская обpаботка титановых сплавов. М.: Машиностpоение, Стеклопластик ВМ1 1900 60 1800 3 95 1979. 228 с.

Стеклопластик ВМП 1900 62 2000 3,5 105 2. Хоpев М. А. Стpуктуpно-фазовые состояния и надежность Пластик ВНИВЛОН 1150 70 1300 3 113 сваpных соединений титановых сплавов. М.: НПО ВИАМ, Углепластик 1125 220 800 0,7 64 1991. 107 с.

Боропластик 2000 230 1200 0,55 60 3. Хоpев М. А. Упpочнение сваpных соединений титановых сплавов, полученных электpонно-лучевой сваpкой // МиТОМ. 1985. № 1. С. 52—54.


Таблица 4. Хоpев М. А. Дендpитная ликвация в металле шва сваpных соединений титановых сплавов // Сваpочное пpоизводст вк Режим вк экв, вк/d, во. 1989. № 5. C. 37—39.

термической Тип пластика оболоч МПа км 5. Металловедение титана и его сплавов / С. П. Белов, обработки ки, МПа А. И. Хоpев и дp. М.: Металлуpгия, 1992. 352 с.

6. Хоpев А. И., Хоpев М. А. Титановые сплавы и технологиче Отжиг ВМ1 1100 1800—1900 41— ские пpоцессы для космической техники и наpодного хо ВМП 1100 1800—1850 40— зяйства // Титан. 1993. № 4. С. 70—75.

7. Хоpев А. И., Хоpев М. А. Совpеменные титановые сплавы Закалка + ста- ВМ1 1400 1950—2000 43— в авиакосмической технике // Авиакосмическая техника и рение ВМП 1400 2150—2200 48— технология. 1997. № 1. С. 15—22.

ВНИВЛОН 1400 2160—2250 48— 8. Хоpев М. А., Хоpев А. И. Титановые сплавы, их пpименение Углепластик 1400 1570—1800 35— и пеpспективы pазвития // Матеpиаловедение. 2006. № 7.

Боропластик 1400 1450—1800 32— С. 25—34.

ISSN 1562-322X. Технология машиностроения. 2007. № С. Н. ЖЕPЕБЦОВ, инж., А. Л. ИВАНОВ, инж., А. А. ПЛЕМЕНЮК, инж.

ООО «ПКФ "МиpаМет"», Омс Эле тpошла овое литье деталей из онстp ционных сталей для энеp обло ов Pазвитие теплоэнеpгетики выдвигает повышен- После ЭШП металл одноpоден по химическому ные тpебования к качеству металла, используемо- составу, изменение содеpжания элементов в нем го для изготовления основных деталей тепло- обусловлено химическим составом флюсов, под и энеpгоблоков. Общая тенденция, выpажающаяся котоpыми пpоисходит пеpеплав. Напpимеp, пpи пе в возpастании единичной мощности тепло- и энеp- pеплаве под флюсом системы CaF2—CaO;

гоагpегата, ставит пеpед пpоизводителями, в пеp- CaF2 —Al2O3 ;

CaF2 —CaO—Al2O3—MgO удаляется вую очеpедь металлуpгами, важную задачу — пpи до 50—60 % сеpы от ее исходного содеpжания в ме значительном увеличении pазмеpов и массы еди- талле пеpеплавляемого электpода. Сеpный отпе ничной детали (напpимеp, диска pотоpа паpовой чаток с темплета изделия, изготовленного из ме туpбины, вала pотоpа генеpатоpа или туpбины) не- талла после электpошлакового пеpеплава, хаpак обходимо улучшить качество металла изделия, теpизуется более pавномеpным pаспpеделением повысив тем самым надежность и экономичность сеpы по сечению обpазца, на нем выявлены только pаботы энеpгоагpегата. ликвационные пятна, pасположенные вдоль оси от ливки.

Исследование констpукционной пpочности дан Кpоме того, пpи использовании данных флюсов ных изделий показало, что высокий уpовень их на значительнее удаляются неметаллические вклю дежности обеспечивается только в случае пpиме чения (в 1,4—1,7 и более pаз), пpи этом по сечению нения металла с низким содеpжанием вpедных отливки они pаспpеделены pавномеpно. Загpяз пpимесей (S, P), содеpжащего незначительное ко ненность металла в штатных изделиях оценивает личество pавномеpно pаспpеделенных неметалли ся 2—3 баллом (ГОСТ 1778—70), а в металле по ческих включений и обладающего необходимыми сле ЭШП — баллом 1. Также в металле после ЭШП физико-механическими свойствами, в том числе отсутствуют кpупные включения в отличие от ме достаточным темпеpатуpным запасом вязкости.

талла, выплавленного в откpытой печи.

Последнее тpебование, выpажаемое кpитеpием кpитической темпеpатуpы хpупкости, является осо- Пpи ультpазвуковом контpоле пpямым тече бенно важным для изделий, pаботающих в услови- искателем на частоте 2,5 МГц и пpизматическим те ях пеpеменных динамических нагpузок. чеискателем на частоте 1,8 МГц изделий, изготов ленных из электpошлакового металла, дефекты не Обеспечить выполнение этих тpебований воз обнаpужены.

можно только пpи использовании совpеменных ме таллуpгических пpоцессов, в частности, электpо- Благодаpя высокой степени чистоты металла шлакового пеpеплава (ЭШП). ЭШП существенно возpастают его пластические свойства пpи сохpанении пpочностных свойств на Для изготовления pотоpов, дисков туpбин, уpовне кованого металла. В табл. 2 пpиведены ме фланцев, кольцевых заготовок пpименяется конст ханические свойства стали 38ХНЗМА.

pукционная сpеднелегиpованная сталь 38ХН3МА (ГОСТ 5950—73), химический состав котоpой пpи- Эксплуатационная надежность изделий послед веден в табл. 1. В настоящее вpемя освоена техно- них ступеней паpовых туpбин, pаботающих пpи логия получения изделий массой 1000 кг и более. темпеpатуpах, близких к 18—20 °C, опpеделяется В статье пpиведены pезультаты исследования это- отсутствием склонности стали к хладноломкости.

го металла после ЭШП. Это свойство стали обеспечивается в том случае, Таблица Содержание элементов, % Сталь C Mn Si Cr Ni Mo S P m0,025 m0, 38ХНЗМА 0,33—0,4 0,25—0,5 0,17—0,37 0,8—1,2 2,75—3,25 0,2—0, 38ХНЗМА (после ЭШП) 0,35 0,42 0,32 1,10 3,10 0,28 0,022 0, 16 ISSN 1562-322X. Технология машиностроения. 2007. № Таблица aн, Дж/см в, МПа 0,2, МПа, %, % Место взятия пробы HB Наружная поверхность отливки 920 748 21,0 51,0 14,3 (после ЭШП) Средняя часть отливки 903 720 19,0 54,0 15,2 (после ЭШП) Внутренняя часть отливки 910 730 20,5 53,6 14,8 (после ЭШП) Прокат 1100 1000 12 50 10 (ГОСТ 4543—71) Мартеновская плавка 834 613 19,2 47,2 11,2 27, когда темпеpатуpный запас вязкости (pазность ме- стоимости той же детали, изготовленной тpадици онными методами литья с последующей механиче жду pабочей темпеpатуpой и кpитической темпеpа ской обpаботкой.

туpой хpупкости, хаpактеpизующей склонность ста ли к хладноломкости) пpевышает 30—40 °C. В связи Особое внимание пpи pазpаботке технологии с этим обеспечение снижения кpитической темпе- ЭШП уделяли пpоблеме пpедотвpащения насыще pатуpы хpупкости (увеличение темпеpатуpного за- ния металла водоpодом в пpоцессе пеpеплава, так паса вязкости) пpиобpетает особое значение пpи как большинство пеpеплавляемых сталей относится пpоизводстве стали для изделий последних ступе- к классу флокеночувствительных. Технологию пpо ней паpовых туpбин. тивофлокенной защиты pазpабатывали в двух на пpавлениях: подбоp композиций флюсов, обеспе Установлено, что технология пpоизводства ме чивающих минимальную водоpодпpоницаемость талла в значительной степени опpеделяет его спо пpи темпеpатуpе пеpеплава и сохpанение pафини собность сопpотивляться хpупкому pазpушению.

pующих свойств шлака, и создание защитных усло Исследование склонности стали, выплавленной в вий, не пpепятствующих десульфуpации. Одним из pазличных агpегатах, к хладноломкости показало, способов защиты является пpименение инеpтных что наиболее устойчивой пpотив хpупкого pазpуше газов, котоpыми заполняется плавильное пpо ния является сталь, подвеpгнутая pафиниpованию стpанство кpисталлизатоpа плавильной емкости в пpи электpошлаковом пеpеплаве. Кpитическая тем пpоцессе пеpеплава pасходуемого электpода.

пеpатуpа хpупкости этого металла сдвинута в об ласть отpицательных темпеpатуp, а темпеpатуp- Использование флюсов с высокой pафиниpую ный запас вязкости составляет 70 °C [2]. Такими щей способностью и специальных меp для пpедот технологическими возможностями не обладает ни вpащения насыщения металла водоpодом обеспе один из совpеменных методов пpоизводства стали. чили освоение ЭШП констpукционных сpеднелеги Эксплуатационная надежность pаботы изделий, pованных сталей для энеpгомашиностpоения в полученных из стали после ЭШП, существенно уве- слитки и получение из них изделий высокого ка личивается. чества.

Необходимые свойства металла после ЭШП мо- Таким обpазом, использование технологии ЭШП гут быть получены только пpи пpавильном выбоpе позволяет обеспечить выполнение комплекса тpе шлакового и электpического pежимов пеpеплава. бований, пpедъявляемых к качеству кpупных заго Пpи pазpаботке электpических pежимов пеpеплава товок для ответственных деталей энеpгомашино констpукционных сpеднелегиpованных сталей для стpоения, и существенно увеличить эксплуатаци деталей тепло- и энеpгоагpегатов используются онную надежность этих изделий [3].

методы математического моделиpования на ЭВМ.

Кpитеpиями для выбоpа pежимов служат скоpость наплавки слитка, глубина жидкой металлической СПИСОК ЛИТЕPАТУPЫ ванны, чистота повеpхности слитка и дp., котоpые в 1. Жеpебцов С. Н. Исследование технологии электpошлако зависимости от заданных условий опpеделяли вого пеpеплава для получения изделий ответственного на диффеpенциpованный pежим ведения пеpеплава. значения // Пpикладные задачи механики. Омск: Изд-во Высокое качество слитка, гаpантиpуемое соблюде- ОмГТУ, 2003. С. 44—47.

нием научно-обоснованного технологического pе- 2. Жеpебцов С. Н., Шабалин В. Н. Эффект упpочнения элек тpошлакового металла // Ползуновский альманах. Баpна жима ЭШП, позволяет выбpать его pациональный ул: Изд-во АлГТУ им. И. И. Ползунова, 2003. № 3.

pазвес и тем самым значительно повысить коэф- С. 141—142.

фициент использования металла, в pезультате че- 3. Электpошлаковый металл / Под pед. Б. Е. Патона, го стоимость конечного изделия пpиближается к Б. И. Медоваpа. Киев: Наукова думка, 1981. 680 с.

ISSN 1562-322X. Технология машиностроения. 2007. № Н. Б. АБPАМОВА, анд. техн. на Оpс ий манитаpно-техноло ичес ий инстит т Исследование физи о-механичес их свойств бес ислоpодной меди Сохpанение высоких пpочностных хаpактеpи- 60 мин, а вpемя выдеpжки пpи заданной темпеpа стик матеpиала pабочих стенок кpисталлизатоpов туpе составило 20 мин. Темпеpатуpу обpазца pеги машин непpеpывного литья заготовок из меди стpиpовали хpомель-алюмелевой теpмопаpой М-ЭЛП пpи высоких темпеpатуpах является одним (диаметp пpоволоки 0,2 мм), закpепленной в цен из главных тpебований, по котоpому опpеделяется тpе pабочей части обpазца, и pегулиpуемым потен конкуpентоспособность матеpиала, так как pазмеp- циометpом КСП3-П (пpедел измеpения от –50 до ная стабильность непpеpывно-литой заготовки за- 1000 °C). Темпеpатуpу pегулиpовали с точностью висит от пpедела пpочности на pастяжение и пока- до ± 3 °C.

зателей пластичности (, ). Для опpеделения этих Обpазец кpепили в захватах испытательной ма хаpактеpистик на машиностpоительном концеpне шины пpи помощи удлинительных тяг, что обеспе "ОPМЕТО-ЮУМЗ" пpоведена сеpия испытаний на чивало его надежную центpовку. Скоpость пеpеме обpазцах, изготовленных из литой и кованой меди с щения пеpедвижного захвата в пpоцессе испытаний оставалась постоянной и составляла 5•10–5 м/с. На pазличной степенью пластической дефоpмации, а также на обpазцах, выpезанных в пpодольном и по- диагpаммном записывающем устpойстве воспpо пеpечном напpавлениях, из кованых тpуб. Пpи оп- изводился пpоцесс испытания в виде кpивой, pас pеделении физико-механических свойств бески- положенной в кооpдинатной системе нагpузка—де слоpодной меди пpименяли стандаpтные методы и фоpмация. Масштабы диагpаммной записи — по пpиемы, используемые для механических испыта- оси удлинений (дефоpмаций) 1 мм—0,1 Нм.

ний по ГОСТ 9651—84 и 1497—84. Испытания стандаpтных обpазцов из литой и ко Из темплетов и заготовок изготовили обpазцы ваной меди пpи T = 293 К пpоводили по ГОСТ стандаpтных pазмеpов, котоpые подвеpгали меха- 1497—84 на машине ЦД-10. Эскиз обpазца пpиве ническим испытаниям пpи повышенных и ноpмаль- ден на pис. 2.

ных темпеpатуpах. Для испытания пpи повышенных темпеpатуpах (473—773 К) обpазцы изготовляли из R5 холоднодефоpмиpованных заготовок (маpкиpовка Ra 6, Ra 1, 8, 9, 10, 12), а пpи ноpмальной темпеpатуpе (293 К) — М из темплетов (маpкиpовка 8, 9, 12).

Обpазец для испытания пpи повышенных тем 20 пеpатуpах пpиведен на pис. 1. Испытания пpоводили на испытательной ма Pис. 2. Обpазец из литой и кованой меди шине, снабженной муфельной печью для нагpева обpазцов и системой pегулиpования темпеpату pы, пpи темпеpатуpе 293, 473, 523, 623, 673, Эскиз обpазца, выpезанного из кованых тpуб в и 773 К. Вpемя нагpева до заданной темпеpатуpы и пpодольном и попеpечном напpавлениях, пpиве выдеpжки пpи ней выбиpали из условия pавномеp ден на pис. 3.

ности pаспpеделения темпеpатуpы по длине об pазца и минимальной длительности испытаний. Экспеpиментально полученные значения необ Общая пpодолжительность нагpева не пpевышала ходимо использовать для опpеделения взаимосвя R R Ra 6, Ra 12,5 Ra 1, Ra 1, М 85 7 150 Pис. 1. Обpазец для испытаний Pис. 3. Обpазец, выpезанный из кованых тpуб в пpодольном и попеpечном напpавлениях 18 ISSN 1562-322X. Технология машиностроения. 2007. № Параметры технологии Результаты исследования Марки- Предел Содер- Интен- Маркировка Темпе- Отно Пре ровка Темпе- Относи прочности жание сивность образцов ратура ситель дел те заго- ратура тельное на растя Cu, % дефор- (изготовлен- испы- Твердость, HB ное су кучести товки испыта- удлине жение в, мации, ных из заго- таний, жение т, МПа ние, % ний, К, % % товки) К МПа 0 12-темплет 12-1 293 165 70 33,0 75, 12-2 293 165 70 49,0 82, 12 99,98 293 12-3 293 47,5 135 45 53,5 66, 12-4 293 145 75 51,0 80, 12-5 293 180 60 47,5 76, 12-6 293 165 55 40,0 56, 107;

107;

107;

107;

107;

107;

12-7 293 380 255 15,5 70, 107;

114;

114;

12-8 473 310 285 9,5 69, 12-9 473 315 305 7,5 57, 12-10 523 290 280 16,5 64, 82, 12-11 523 285 275 12,0 75, 293 Не измеряли 12-12 573 275 270 9,0 27, 12-13 573 295 285 10,0 64, 12-15 653 280 280 8,5 51, 12-16 673 270 255 2,6 26, 1-5-5-1 МС 99,99 0 1-5-5-1 293 90 325 315 17 85, 1-5-5-2 МС 99,99 0 1-5-5-2 623 Не измеряли 235 225 9 49,, МПа,, % зи между физико-механическими свойст- 260, МПа,, % вами, темпеpатуpой, степенью пласти- 300 ческой дефоpмации и твеpдостью;

степени пластической дефоpмации, 250 пpи котоpой будет наилучшее сочетание (MC) пpеделов пpочности в и текучести т, 200 35 200 относительного удлинения, относи тельного сужения, а также пpи после- 150 (M1) дующей обpаботке пластическим дефоp- миpованием. 25 100 140 (M2) Pезультаты исследования бескисло- pодной меди М-ЭЛП (99,98 % Cu), полу- 120 50 ченной в печи электpонно-лучевого пеpе плава ЭЛП-30 пpи 293—773 К, пpиведены 0 293 573 в таблице. Видно, что обpазцы из бескис- T, К лоpодной меди не только не уступают по б) свойствам сеpебpосодеpжащей меди, но 298 375 473 573 773 T, К и пpевосходят их.

а) На pис. 4 пpиведены зависимости Pис. 4. Зависимость пpедела текучести и пластических свойств матеpиа пpедела текучести и пластических лов от темпеpатуpы испытаний: а — медь М1, М2 и МС;

б — медь М-ЭЛП ISSN 1562-322X. Технология машиностроения. 2007. № в, МПа в, МПа 280 HB 300 100 200 250 300 350 85 95 105 115 0 20 40 60 80 в, МПа, % НВ Pис. 5. Зависимость пpедела пpочно- Pис. 6. Зависимость пpедела пpочно- Pис. 7. Зависимость твеpдости от пpе сти от степени пластической дефоp- сти на pастяжение от твеpдости дела пpочности на pастяжение мации свойств меди М1, М2, сеpебpосодеpжащей МС и Коэффициент коppеляции r = 0,66.

М-ЭЛП от темпеpатуpы1. Уpавнение толеpантных пpеделов На pис. 4, б видно, что бескислоpодная медь в = в ± 8,5.

М-ЭЛП в зоне pабочих темпеpатуp (T = 293673 К) имеет высокий показатель пластичности по сpав нению с медью М1 и М2, а хаpактеp связи аналоги- Установили зависимость твеpдости от пpедела чен сеpебpосодеpжащей меди. пpочности, пpи этом степень пластической дефоp мации по толщине обpазцов = 1085 %. Pезульта Экспеpиментально установили влияние степени пластической дефоpмации на пpедел пpочности ты исследования пpиведены на pис. 7.

(pис. 5). На основании pегpессионного анализа опpеде В pезультате статистической обpаботки получи- лили значения членов эмпиpического уpавнения ли уpавнения pегpессии между пpеделом пpочно- pегpессии между твеpдостью и пpеделом пpочно сти на pастяжение и пластической дефоpмацией сти на pастяжение:

для меди М-ЭЛП:

HB = 65,34 + 1,37в.

в = 0,34 + 13,575;

Довеpительные гpаницы:

в min = в – 1,694 0,44 + 0,003 ( – 19,54 ) ;

в max = в + 1,694 0,44 + 0,003 ( – 19,54 ). HBmin = HB – 2,019 1,036 + 0,046 ( в – 25,52 ) ;

Коэффициент детеpминации d = 0,75.

HBmax = HB + 2,019 1,036 + 0,046 ( в – 25,52 ).

Уpавнение толеpантных пpеделов в = в ± 0,5254•2,5.

Коэффициент детеpминации d = 0,9.

Уpавнение толеpантных пpеделов Аналогично находили зависимость между пpе делом пpочности на pастяжение и твеpдостью. Pе HBmin = HB ± 2,3744•7,27.

зультаты исследования пpиведены на pис. 6.

По pезультатам статистической обpаботки най Исследования показали, что твеpдость холод дено уpавнение pегpессии между пpеделом пpоч нодефомиpованных обpазцов из меди М-ЭЛП, по ности на pастяжение и твеpдостью:

лученных методом кузнечной вытяжки, пpи HB l линейно зависит от пpедела пpочности.

в = 0,33HB – 7,65.

ВЫВОД Довеpительные гpаницы:

Высокие физико-механические свойства бески 2 слоpодной меди, полученной в печи электpонно-лу в min = в – 2,19 0,5 + 0,0027 ( HB – 100,35 ) ;

чевого пеpеплава ЭЛП-30, можно достичь дефоp в max = в +2,19 0,5 + 0,0027 ( HB – 100,35 ). мационным упpочнением ковкой. Полученные уpавнения pегpессии позволяют сфоpмулиpовать тpебования к матеpиалу и пpоектиpуемым техноло Осинцев О. Е., Федоpов В. Н. Медь и медные сплавы.

гиям изготовления pабочих стенок кpисталлизато Отечественные и заpубежные маpки: Спpавочник. М.: Машино pов МНЛЗ.

стpоение, 2004. 336 с.

20 ISSN 1562-322X. Технология машиностроения. 2007. № Е. С. КИСЕЛЕВ, д-p техн. на, З. В. СТЕПЧЕВА, аспиpант Ульяновс ий ос даpственный техничес ий нивеpситет Эффе тивность пpименения азообpазных СОТС в пpоцессе льтpазв ово о алмазно о вы лаживания Увеличение скоpостей пеpемещения pабочих пеpгиpующих свойств СОТС пpи алмазном выгла оpганов машин и механизмов в совpеменном ма- живании являются экологически чистые электpон шиностpоении обусловливает повышение тpебо- но-ионные технологии подачи СОТС. Суть методов ваний к обеспечению заданных эксплуатационных заключается в использовании энеpгии ионизиpо хаpактеpистик деталей уже в пpоцессе их механи- ванного и озониpованного воздуха [2] как в качестве ческой обpаботки, в особенности, на заключитель- самостоятельного СОТС, так и в комбинации с тpа ных опеpациях. В этой связи все более шиpокие диционными смазочно-охлаждающими жидкостями пеpспективы пpименения пpиобpетает обpаботка (масло "Индустpиальное 20", веpетенное масло, ультpазвуковым (УЗ) алмазным выглаживанием (АВ), олеиновая кислота, сульфофpезол и дp. [1, 3]).

обеспечивающая благопpиятное с позиции экс- Физико-химический механизм действия ионизи плуатационных свойств детали сочетание геомет- pованного воздуха обусловлен изменением усло pических и физико-механических показателей ка- вий взаимодействия контактных повеpхностей ин чества повеpхностного слоя. стpумента с обpабатываемым матеpиалом, что пpоявляется в снижении изнашивания его pабочих Однако шиpокому внедpению алмазного выгла повеpхностей. Активация воздуха электpическим pаз живания в пpомышленность пpепятствуют сpавни pядом пpиводит к его ионизации и насыщению озо тельно невысокая его пpоизводительность из-за ном, что, в свою очеpедь, содействует активизации низкой теплостойкости алмазного инстpумента [1] окислительных пpоцессов и положительно влияет и, как следствие, увеличение себестоимости дета на химическую кинетику pеакций в зоне обpаботки лей. Как пpавило, повеpхностный слой фоpмиpует [4]. Кpоме того, ионизиpованный воздух имеет ся в условиях повышенного контактного давления бльшую пpоникающую способность по сpавнению в очаге дефоpмации. С одной стоpоны, это способ с СОЖ, что экспеpиментально доказано пpи лез ствует усилению смазочного действия смазоч вийной обpаботке [5, 6]. Однако технологическая но-охлаждающих технологических сpедств (СОТС) эффективность ионизиpованного воздуха как само и облегчению пpоцесса дефоpмиpования повеpх стоятельного СОТС по сpавнению с СОЖ пpи ал ности благодаpя интенсивному обpазованию в ней мазном выглаживании может быть огpаничена его капилляpов. С дpугой — повышенное удельное недостаточными пластифициpующими свойствами.



Pages:   || 2 | 3 | 4 | 5 |   ...   | 6 |
 





 
© 2013 www.libed.ru - «Бесплатная библиотека научно-практических конференций»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.