Электронная библиотека диссертаций и авторефератов России
dslib.net
Библиотека диссертаций
Навигация
Каталог диссертаций России
Англоязычные диссертации
Диссертации бесплатно
Предстоящие защиты
Рецензии на автореферат
Отчисления авторам
Мой кабинет
Заказы: забрать, оплатить
Мой личный счет
Мой профиль
Мой авторский профиль
Подписки на рассылки



расширенный поиск

Исследование характера течения металла при изотермической штамповке оребренных панелей из алюминиевых сплавов и разработка технологического процесса их производства Жаров Максим Владимирович

Исследование характера течения металла при изотермической штамповке оребренных панелей из алюминиевых сплавов и разработка технологического процесса их производства
<
Исследование характера течения металла при изотермической штамповке оребренных панелей из алюминиевых сплавов и разработка технологического процесса их производства Исследование характера течения металла при изотермической штамповке оребренных панелей из алюминиевых сплавов и разработка технологического процесса их производства Исследование характера течения металла при изотермической штамповке оребренных панелей из алюминиевых сплавов и разработка технологического процесса их производства Исследование характера течения металла при изотермической штамповке оребренных панелей из алюминиевых сплавов и разработка технологического процесса их производства Исследование характера течения металла при изотермической штамповке оребренных панелей из алюминиевых сплавов и разработка технологического процесса их производства
>

Диссертация - 480 руб., доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Автореферат - бесплатно, доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Жаров Максим Владимирович. Исследование характера течения металла при изотермической штамповке оребренных панелей из алюминиевых сплавов и разработка технологического процесса их производства : дис. ... канд. техн. наук : 05.16.05 Москва, 2006 170 с. РГБ ОД, 61:07-5/1565

Содержание к диссертации

Введение

1. Производство авиационных деталей с оребрением 8

1.1. Панели и обечайки с оребрением 8

1.2. Сборные и цельные панели 10

1.3. Основные технологические процессы изготовления цельных ребристых панелей 11

1.3.1. Механическая обработка 11

1.3.2. Химическое фрезерование 13

1.3.3. Электрохимическое фрезерование 15

1.3.4. Производство панелей с оребрением методом литья 16

1.3.5. Производство панелей с оребрением методами сварки 16

1.3.6. Производство оребренных панелей методами обработки металлов давлением 18

1.3.6.1. Производство панелей прессованием 18

1.3.6.2. Производство панелей контурной прокаткой 20

1.3.6.3. Изготовление панелей ротационной вытяжкой 22

1.3.6.4. Производство панелей традиционными методами горячей штамповки 23

1.3.6.5. Производство оребренных панелей термической штамповкой 26

1.4. Сущность и особенности процесса изотермической штамповки 33

1.5. Штамповка алюминиевых материалов в состоянии сверхпластичности 36

1.6. Дефекты, образующиеся при изготовлении ребристых панелей изотермической штамповкой 38

1.7. Методы управления характером течения металла при изотермической штамповке 41

1.8. Методы исследования пластического течения металла при обработке давлением 45

Выводы по главе 52

2. Материалы, методы и методика исследований 55

2.1. Применяемые материалы 55

2.2. Методика математического моделирования процесса изотермической штамповки панели 60

2.3. Применяемая математическая модель 63

2.4. Оборудование для проведения исследований 64

3. Исследование характера течения металла при формировании оребренных изделий 68

3.1. Разработка классификации элементарных ячеек оребренных панелей и обечаек 68

3.2. Обоснование ввода показателя асимметрии элементарной ячейки панели 76

3.3. Исследование особенностей образования дефектов при изотермической штамповке ребристых изделий 81

3.4. Исследование влияния скорости деформирования на характер течения металла при изотермической штамповке ребристых изделий 103

3.5. Исследование влияния температуры процесса на характер течения металла при изотермической штамповке ребристых изделий 113

3.6. Исследование влияния длины элементарной ячейки на характер течения металла при изотермической штамповке ребристых изделий 117

3.7. Технологические рекомендации для разработки процесса изотермической штамповки ребристых изделий из алюминиевых сплавов 123

Выводы по главе 127

4. Разработка системы автоматизированного управления режимами изотермической штамповки на термокомпрессионной установке 130

4.1. Принцип работы термокомпрессионной установки 130

4.2. Определение хода термокомпрессионной установки 133

4.3. Основные элементы комплекса автоматизированного управления режимами изотермической штамповки 143

4.4. Программное обеспечение автоматизированной системы управления термокомпрессионной установкой 154

Выводы по главе 159

Общие выводы по работе 160

Библиографический список

Введение к работе

Актуальность темы и цель работы. Оребренные панели и оболочки являются одними из основных элементов конструкций современных летательных аппаратов. К данным изделиям предъявляются повышенные требования по надежности конструкций, по жесткости и прочности конструкций, по весу изделий. С учетом предъявляемых требований по весу при производстве изделий рассматриваемого типа используются материалы, характеризуемые малым удельным весом. В связи с этим авиационные оребренные панели и оболочки изготавливают из титановых, магниевых и высокопрочных алюминиевых сплавов.

Наиболее рациональными, с экономической точки зрения и с точки зрения качества получаемого изделия, процессами производства оребрен-ных панелей и обечаек являются процессы горячей объемной штамповки и в частности, изотермическая штамповка панелей. Изотермическая штамповка изделий из алюминиевых сплавов характеризуется минимальными припусками на механическую обработку и минимальными штамповочными уклонами.

При изотермической штамповке авиационных оребренных панелей в теле изделия могут возникать дефекты в виде утяжин, зажимов, окисных пор. Механизмы возникновения рассматриваемых дефектов еще недостаточно изучены. Как правило, панели и обечайки, а также элементарные геометрические ячейки образующие панель, не являются симметричными относительно ребер панели. В связи с этим актуальным является изучение влияния условий технологического процесса и размеров исходной плоской заготовки при изотермической штамповке оребренных панелей из алюминиевых сплавов с целью получения бездефектного изделия.

Цель исследования заключается в разработке научно-обоснованного технологического процесса изготовления бездефектных

авиационных панелей и обечаек сложной формы с элементами асимметрии из алюминиевых сплавов методами изотермической штамповки. Научная новизна работы заключается в следующем:

определены механизмы формирования ребер авиационных пане
лей и обечаек в условиях асимметричного течения металла при изо
термической штамповке;

определены диапазоны толщин исходной плоской заготовки, при которых образуются дефекты в теле получаемого изделия;

определена взаимосвязь температурно-скоростных режимов деформирования с характером асимметричного течения металла при оформлении ребра готового изделия;

установлено рациональное сочетание основных технологических параметров изотермической штамповки и размеров исходной плоской заготовки с точки зрения получения бездефектного изделия;

определены математические зависимости для расчета толщин заготовок для гарантированного получения бездефектного изделия с заданной геометрией в условиях асимметричного течения металла.

Практическая значимость работы заключается в следующем:

определены минимальные относительные толщины заготовок, ко
торые в зависимости от технологических режимов деформирования
позволяют получить бездефекгные панели с оребрением, в том числе
и с асимметричным оребрением;

разработан научно-обоснованный технологический процесс, обеспечивающий получение бездефектных авиационных панелей и обечаек с минимальным отходом металла;

определены параметры рабочего хода термокомпрессионной установки при штамповке элементов панелей в зависимости от температуры и скорости нагрева силовых элементов рабочего блока термокомпрессионной установки;

разработано программное обеспечение для управления работой термокомпрессионной установки в соответствии с требуемыми темпе-ратурно-скоростными параметрами деформирования. Законченность работы характеризуется выполненным комплексом теоретических и экспериментальных исследований и практической реализацией полученных результатов.

Достоверность полученных результатов основывается на соответствии результатов математического моделирования изучаемых деформационных процессов и результатов металлографических исследований штампованных элементов оребренных панелей.

Апробация работы. Основные положения и результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на научно-технических конференциях: международных научно-технических конференциях "Гагарин-ские чтения" 2001-2006 годов и на всероссийской научно-технической конференции "Новые металлы и технологии НМТ-2002", Москва, 2002 г.

Публикации. Представленные в диссертационной работе материалы опубликованы в 10 статьях.

Объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, общих выводов по работе, библиографического списка, содержит 170 страниц машинописного текста, 69 рисунков, 23 таблицы, библиографический список включает в себя 82 наименования.

Химическое фрезерование

Производство панелей, в первую очередь с продольно-поперечным оребрением, довольно часто осуществляется с помощью электрохимического фрезерования. Сущность процесса заключается в том, что удаление излишков металла заготовки осуществляется в рабочей зоне специальных установок, заполненных электролитом, под действием напряжения в 16-20 В, создаваемого между катод-инструментом и закрепленной на столе станка анод-заготовкой. В качестве электролита при изготовлении панелей из алюминиевых сплавов используется 15-20 % -ный раствор NaN03, который подается в рабочую зону под давлением в 5 - 7 атм. [13].

Данный метод обладает рядом неоспоримых преимуществ: возможность обработки любого материала, причем скорость обработки не зависит от механических свойств материала заготовки; возможность получения оребре-ния любой конфигурации; высокий класс чистоты обработанной поверхности. Однако методу присущ и ряд довольно существенных недостатков: высокая энергоемкость процесса; необходимость создания специализированных установок; высокая сложность переналадки инструмента для изготовления панелей с другими размерами ребер или их конфигурацией, безвозвратные потери металла. При этом получаемые изделия имеют неудовлетворительную точность по толщине полотна (до +0,35 мм) и по ширине ребра (до + 0,7 мм), что приводит к большим колебаниям в объеме конструкции и соответственно в весе последней.

Еще один недостаток электрохимического фрезерования - это наличие на внутренней поверхности квадрата ячейки двух диагональных наплывов, что приводит к увеличению массы изделия или необходимости последующей доводки поверхности [13].

Производство панелей с оребрением методом литья Производство панелей методом литья является одним из традиционных способов. Однако, изделия, получаемые таким способом, обладают целым рядом недостатков, свойственных отлитым деталям [1]:

Несмотря на эти недостатки данный способ продолжает довольно широко использоваться при изготовлении панелей из алюминиевых сплавов. При рассмотрении процесса производства панелей методом литья необходимо выделить метод литья в формы со сближающимися стенками. Сущность этого метода заключается в следующем: металл, залитый в нижнюю часть литейной формы, в результате сближения ее стенок, поднимается вверх, заполняя при этом полости формы. Избыточные объемы металла выжимаются из формы наружу. Одной из отличительных особенностей данного процесса является то, что тонкая оребренная отливка формируется при быстром и непрерывном течении металла вдоль стенок литейной формы [14,15].

Основным преимуществом данного метода производства отливок является довольно высокая производительность [14]. Однако произведенные данным методом изделия имеют ряд существенных недостатков, как литейного характера, так и специфических, а именно: высокий процент брака, значительная разнотолщинность изделий, невозможность получения полотна толщиной менее 3 мм [14].

Все панели, получаемые методами сварки, в зависимости от характера получаемого соединения можно разделить на две группы: панели, изготавливаемые точечной сваркой и панели, получаемые сварой сплошного шва. В том случае, если применяется точечная сварка, то такой панели свойственны все недостатки сборных конструкций: наличие концентрации напряжений в местах сварного соединения ребра с полотном; необходимость применения герметиков; наличие утолщений на поверхности ребер под сварное соединение и т.д.

Панели, изготавливаемые сваркой сплошного шва, по своим эксплуатационным характеристикам ближе к монолитным панелям. Для получения сварных панелей из алюминиевых сплавов (в частности для панелей из сплава 1420) в основном применяется электронно-лучевая сварка. Отечественные электронно-лучевые установки обеспечивают высокое и стабильное качество сварных соединений, в том числе стыков сложного сечения. При этом применяются системы автоматического наведения луча в стык и ведения луча по стыку [4,16, 17].

К положительным чертам данного метода производства панелей в промышленных масштабах можно отнести: Кроме того, на снижение механических свойств материала сварного шва оказывает влияние отсутствие равноосной мелкозернистой деформационной структуры, получение которой возможно только в условиях обработки металлов давлением [18,19].

Все вышеперечисленные недостатки, с учетом того факта, что в основании ребра находится сварной шов, дефекты структуры которого могут являться концентраторами напряжений в условиях силовой нагрузки на готовое изделие при его эксплуатации, не позволяют использовать метод сварки для производства элементов конструкций, требующих обеспечения максимально возможной надежности, прочности и жесткости конструкции при минимальном весе изделия.

Применяемая математическая модель

Изотермическая штамповка представляет собой процесс горячего деформирования заготовок, осуществляемый с низкими скоростями, в инструменте, нагретом до температуры деформации. Штамповка с малыми скоростями при постоянной оптимальной температуре деформации обеспечивает высокие пластические свойства обрабатываемого материала, однородность температурного поля внутри заготовки, равномерность деформаций, снижение усилия штамповки и усилия нагрузки на инструмент [23, 28-31]. Данные особенности изотермической штамповки обуславливают следующие технологические и технико-экономические преимущества процесса: возможность штамповки деталей сложной формы с тонкими полотнами и ребрами, выступами и полостями, резкими перепадами сечений, вертикальными стенками и другими элементами, получение которых обычной горячей штамповкой невозможно или затруднено; устранение ограничений по допустимой степени деформации за один переход деформации; снижение величины напусков, припусков, возможность повышения геометрической точности штампованных изделий; снижение массы изделии и снижение отходов при последующей обработке штампованных изделий резанием; снижение интенсивности износа штампов и соответственно повышение их стойкости.

Для изотермической деформации в основном применяют либо гидравлические, либо термоупругие пресса, обеспечивающие малую скорость деформирования. При этом скорость деформации может быть сколь угодно малой и ее нижний предел ограничивается только требованиями к производительности процесса. При уменьшении скорости деформации можно штамповать изделия при значительно меньшем, по сравнению с обычными условиями горячей объемной штамповки, сопротивлении металла деформированию [23].

При проведении изотермической штамповки и штамповки в режиме сверхпластичности огромное значение имеет точное соблюдение темпера-турно-скоростного режима деформирования для выбранных материалов. При реализации данных процессов характер течения металла, его свойства и формируемая структура в первую очередь зависят от следующих факторов: скорости деформации, определяемой скоростью движения деформирующего инструмента (штамповой оснастки); температуры нагрева материала заготовки; скорости отвода тепла от нагретой штамповой оснастки в окружающую среду; величины теплового эффекта деформации, определяемой скоростью деформирования и степенью накопленной деформации заготовки и т.д.

В условиях изотермической штамповки промышленные алюминиевые, магниевые и титановые сплавы обладают довольно высокой пластичностью. В частности производственный опыт изотермической штамповки алюминиевых и магниевых сплавов свидетельствует о том, что имеющегося у них ресурса пластичности вполне достаточно для формирования изделий весьма сложных конфигураций за один ход пресса. Согласно [32], допустимая степень деформации заготовок из прессованных или катаных прутков легких цветных сплавов за один ход пресса при постоянных температурах, соответствующих рекомендуемым температурным интервалам штамповки, и скоростях деформирования до 5 мм/с, не ограничивается. Повышение пластичности материала в условиях изотермического деформирования связывают в первую очередь с полнм протеканием разупрочняющих процессов и "залечиванием" микротрещин при пониженных скоростях деформации [23].

Известно, что однородность температурного поля заготовки повышает равномерность деформации. Поскольку усилие и работа деформации в изотермических условиях снижаются, уменьшается и количество выделенной в результате деформации теплоты, которая вследствие однородности деформации распределяется в объеме заготовок достаточно равномерно. Равномерная деформация при отсутствии зон затрудненной деформации и локального перегрева из-за теплового эффекта, как правило, обеспечивает хорошую структуру, высокие прочностные и пластические характеристики металла и уменьшает разброс свойств в объеме заготовки [28].

Другим преимуществом изотермической штамповки является возможность назначения минимальных припусков на последующую механическую обработку. В ряде случаев, в частности при изотермической штамповке ореб-ренных панелей, без последующей обработки резанием можно изготавливать следующие поверхности: поверхности ребер на открытых и закрытых элементах; наружные поверхности изделий, в частности изделий с удлиненной осью; торцевые поверхности деталей и т.д.

Шероховатость штампованных поковок после процесса изотермической штамповки и последующей пескоструйной очистки составляет Ra = 5,0 ч-20 мкм [23]. Если требования по шероховатости отштампованной детали являются более жесткими, то на эту поверхность, как правило, необходимо назначать припуск. При закрытой изотермической штамповке на наружные поверхности ребер штамповочные уклоны не назначаются. Внутренние штамповочные уклоны на контурных ребрах в общем случае принимаются равными 30 и могут быть увеличены в случае формирования высоких и тонких ребер. Внутренние штамповочные уклоны на неконтурных ребрах принимаются равными 1 — 3, наружные уклоны — 030 -1 [32-36].

Таким образом, помимо других преимуществ изотермическая штамповка ребристых панелей характеризуется минимальными отходами материала по сравнению с остальными способами и, соответственно, максимальным коэффициентом использования металла.

Одной из разновидностей изотермической штамповки принято считать штамповку в состоянии сверхпластичности, которое проявляется при определенных условиях, главными среди которых являются структурное состояние деформируемого материала, температура деформации и скорость [23].

Исследование особенностей образования дефектов при изотермической штамповке ребристых изделий

Однако прежде чем классифицировать типы элементарных ячеек, необходимо выделить две принципиально различные группы ячеек с точки зрения механизма образования дефектов. Критерием деления на группы будет являться соотношение толщины ребра и толщины полотна панели. Можно выделить ячейки панелей с относительно толстыми ребрами и ячейки панелей с относительно тонкими ребрами. Для относительно толстых ребер ИМЄЄМ: Вребра SпоЛотна, (Щ где Bpggpa - толщина ребра в его основании (зоне прилегания к полотну панели), мм; полотна -толщина полотна панели с учетом припуска на механическую обработку (в том случае, если он есть), мм; Для относительно тонких ребер имеем:

При этом, расположение ребер относительно полотна детали может быть как односторонним, так и двухсторонним. Как отмечалось выше, проблемной областью является именно группа ячеек с относительно толстыми ребрами, формирование которых сопровождается образованием дефектов. Сформированная на основе этих положений классификация элементарных ячеек оребренных панелей и обечаек представлена на рис. 3.4. На основе анализа формы панелей можно выделить ряд ячеек следующих типов: I тип - внутреннее одностороннее оребрение, формируемое одновре менным течением металла полотна заготовки с двух сторон ребра. Причем, в общем случае, длина полотна по сторонам ребра может быть неравной; II тип - внутренне двухстороннее ребро; III тип - внешнее одностороннее оребрение; IV тип - внешнее двухстороннее оребрение; V тип - внутренне двухстороннее оребрение, при котором местоположение ребра с одной стороны полотна изделия не совпадает с местоположением ребра, расположенного по другой стороне полотна (рис. 3.4). Основные типы элементарных ячеек оребренных панелей и обечаек.

Деление на ячейки с относительно тонким и относительно толстым ребром обусловлено в первую очередь требованиями большинства технических рекомендаций и положений по производству авиационных панелей горячей штамповкой (в том числе и изотермической штамповкой) [32, 33]. Известно, что одним из основных требований ГОСТов, ОСТов и ТУ на производство оребренных панелей является положение о том, что толщина полотна детали с припуском на механическую обработку плоской части изделия была меньше или равна толщине ребра детали [23, 32, 33]. В ряде случаев рекомендуется использовать заготовки, толщина которых меньше или равна толщине ребра готовой панели [23]. В противном случае возможно образование неисправимого брака - утяжины в подреберной части готового изделия. В ряде случаев образуется еще один дефект - зажим в боковой части ребра, который формируется в условиях сочетания относительно большой высоты и относительно большой толщины ребра при малой толщине полотна готового изделия. На рис. 3.5 и 3.6 представлены примеры типичных дефектов формы на образцах реальной продукции.

Необходимо отметить, что использование авиационных панелей с тонкими ребрами и толстым полотном значительно ограничивает, с конструкционной точки зрения и точки зрения соотношения прочность (жесткость) конструкции - вес конструкции, область применения панелей и обечаек.

Использование панелей с рассматриваемыми дефектами формы не допустимо, так как зона, в которой располагаются утяжины и зажимы, представляет собой концентратор напряжений, служащий причиной разрушения конструкций, работающих под нагрузкой. На основе данных, приведенных в [14], можно утверждать, что характер течения металла при изотермической штамповке будет зависеть от следующих факторов: типа ячейки и геометрических параметров ребер и полотна; толщины исходной плоской заготовки;

Поэтому, на основании этого, на первом этапе исследований необходимо изучить влияние наиболее важных из рассмотренных факторов на характер течения метала в условиях изотермической штамповки применительно к таким материалам как сплавы АМгб и 1420.

В работе [14] определены температурно-скоростные параметры деформирования рассматриваемых алюминиевых сплавов при изотермической штамповке оребренных панелей с целью получения бездефектного изделия. А именно рекомендуется вести технологический процесс со скоростью движения инструмента не более 0,04 мм/с, температура деформации должна определяться следующим образом: для сплавов, не склонных к сверхпластичности, выбирается верхней предел температурного интервала деформирования, а для сплавов, склонных к сверхпластичности - нижний интервал температурного диапазона. Толщина исходной плоской заготовки должна определяться соотношением толщины ребра Вребра к толщине заготовки S„.3i и составлять: для сплавов склонных к сверхпластичности 1,87 (сплав 1420); а для обычных сплавов 2,24 (сплав АМгб).

Однако в этой работе [14] исследовался процесс получения симметричной элементарной ячейки только одного размера. В реальном производстве применяются панели с различными типо-размерами элементарных ячеек и в общем случае не обязательно симметричными.

Кроме того, как видно по дефектам на гладкой стороне обечайки из алюминиевого сплава 1420 (рис. 3.5), течение металла даже в условиях симметричной ячейки не однородно. В центральной части, наблюдается определенный недостаток металла, а в периферийных областях наблюдается его из быток; в очаг деформации поступают с разных сторон разные объемы материала. За счет этого возможны определенные отклонения от рассчитанных в работе [14] оптимальных режимов деформирования и оптимальных толщин заготовок.

Поэтому, прежде чем проводить анализ влияния различных факторов процесса на характер течения металла необходимо создать и обосновать определенный показатель степени неравномерности течения металла при формировании ребра.

Основные элементы комплекса автоматизированного управления режимами изотермической штамповки

При проведении изотермической штамповки и штамповки в режиме сверхпластичности, а также при проведении экспериментальных исследований огромное значение имеет точное соблюдение температурно-скоростного режима деформирования выбранных материалов. При реализации данных процессов характер течения металла, его свойства и формируемая структура в первую очередь зависят от следующих факторов: скорости деформирования, определяемой скоростью движения деформирующего инструмента (штамповой оснастки); температуры нагрева материала заготовки; скорости отвода тепла от нагретой штамповой оснастки в окружающую среду; величины теплового эффекта деформации, определяемой скоростью деформирования и степенью накопленной деформации заготовки и т.д.

При традиционной схеме изотермической штамповки, включающей в себя гидравлический пресс, обладающей относительно малой скоростью рабочего хода, и подогреваемую штамповую оснастку, соблюдение температурно-скоростного режима является крайне сложной проблемой, так как влияние любого из вышеперечисленных факторов может привести к отклонению от рациональных режимов процесса штамповки. Наибольшую проблему в данном случае представляет поддержание заданной скорости деформирования, а именно скорости хода рабочей траверсы гидравлического пресса. В случае применения гидравлического пресса, рабочим-штамповщиком контролируется, как правило, не величина хода или скорость хода подвижных частей пресса, а усилие, с которой деформирующая оснастка воздействует на заготовку [58]. Отметим, что поддержание одинакового усилия штамповки также не является выходом из создавшегося положения. При одинаковом деформирующем усилии скорость течения металла может быть различной. Это определяется степенью наклепа металлического материала, температурой деформации, скоростью прохождения процессов рекристаллизации и т.д.

Известно [13, 14], что благоприятные температурно-скоростные условия, необходимые для изотермической штамповки и штамповки в состоянии сверхпластичности, могут быть созданы в случае применения термокомпрессионной установки. Термокомпрессионная установка представляет собой разновидность термоупругого пресса, в котором рабочий ход создается за счет термического расширения элементов оснастки [76, 77]. В связи с этим, для экспериментальных исследований процессов изотермической штамповки и штамповки в режиме сверхпластичности в работе использовалась термокомпрессионная установка. Наиболее существенными недостатками изотермической штамповки в термокомпрессионной установке является малая величина рабочего хода, определяемая особенностями конструкции установки, и сложность управления скоростным режимом деформирования. Именно для решения проблемы точного соблюдения температурно-скоростных режимов деформирования на термокомпрессионной установке разработана автоматизированная система управления, схема которой представлена на рис. 4.7. Управляющая система [78, 79, 80] включает в себя следующие элементы:

Основным элементом системы является непосредственно сама термокомпрессионная установка, состоящая из станины, рабочих блоков, термических электронагревателей (ТЭНов) и элементов теплоизоляции корпуса установки (рис. 4.8). Подаваемый на ТЭНы ток от трансформатора, напряжением не более 36 В, нагревает ТЭНы и клиновидные сегменты термокомпрессионной установки, изготовленные из материала с высоким коэффициентом термического расширения - сплава на никелевой основе 70ГНДХ (а = = 32 10"6 1/С). Нагреваясь и расширяясь, рабочие клиновидные сегменты перемещаются по опорным клиновидным сегментам, создавая давление на установленную в центральную часть штамповую оснастку с заготовкой (рис. 4.9). Чем больше температура нагрева подвижных и неподвижных клиновых сегментов, тем больше рабочий ход элементов штамповой оснастки и соответственно, чем больше скорость нагрева клиньев, тем больше скорость деформации материала заготовки. Термопарой, установленной в нагреваемые рабочие элементы термокомпрессионной установки, вырабатывается напряжение пропорциональное температуре нагрева установки. Это напряжение поступает в блок автоматизированного управления, который преобразует полученный сигнал и подает его на плату цифро-аналогово и аналогово-цифрового преобразователя в корпусе ЭВМ. Плата ЦАП-АЦП модифицирует аналоговый сигнал напряжения в цифровой код для передачи его по магистралям ЭВМ. Специально созданная программа анализирует данные о температуре нагрева термокомпрессионной установки, сравнивает их с заданными показателями и вырабатывает управляющие рекомендации в виде сигнала для блока автоматизированного управления. Принципиально важной особенностью системы автоматизированного управления термокомпрессионной установки является то, что с помощью разработанной программы задается не просто требуемая температура нагрева ТЭНов, а динамика нагрева рассматриваемых ТЭНов в зависимости от времени работы установки, что позволяет управлять скоростью перемещения инструмента.

Похожие диссертации на Исследование характера течения металла при изотермической штамповке оребренных панелей из алюминиевых сплавов и разработка технологического процесса их производства