Влияние технологии горячего формообразования плит из алюминиевых сплавов В-1461 (AL-CU-LI-ZN) и В95 (AL-ZN-MG-CU) на сопротивление усталостному разрушению

Kirill Zakharchenko, Vladimir Kapustin, Alexey Larichkin, Yaroslav Lukyanov

Результат исследования: Научные публикации в периодических изданияхстатьярецензирование

Аннотация

Введение. Одной из основных задач развития перспективных изделий авиационной техники является снижение веса конструкции летательных аппаратов. Решить эту задачу можно, применяя в конструкции деталей новые материалы из алюминиевых сплавов пониженной плотности, легированных литием, например В-1461. Использование этих материалов в самолетостроении ограничивается технологией обработки, которая не должна повреждать материал и снижать его прочностные свойства. К таким технологиям можно отнести обработку давлением с нагревом, когда активизируются процессы ползучести и материал переходит в состояние, близкое к сверхпластичности. Цель работы: оценка влияния обработки алюминиевых сплавов В-1461 (Al-Cu-Li-Zn) и В95 (Al-Mg-Zn-Cu) давлением в режиме ползучести на прочность. В работе исследовано влияние технологии обработки давлением алюминиевых сплавов В-1461 и В95 на сопротивление усталостному разрушению. Методы. В работе используется метод, позволяющий определить предельные напряжения при помощи диаграмм накопления необратимых деформаций, а также метод формообразования толстых плит (40 мм) в режиме ползучести. Применяются ранее подобранные оптимальные температуры для формования плит. Используется бесконтактная координатно-измерительная система для проведения контроля поверхности после формования. Выполнена фрактография излома образцов слава В-1461 и В95 после усталостного разрушения. Проведено математическое моделирование процесса деформирования плит в условиях ползучести в пакете MSC.Marc. В результате получена консервативная оценка предела выносливости для алюминиевых сплавов В-1461 и В95. Выполнено формообразование толстых плит в режиме ползучести. Более 80 % поверхности плиты отформовано с отклонением менее 1 мм от целевого размера. Проведены усталостные испытания образцов, изготовленных из отформованных панелей сплавов В-1461 и В95, построены усталостные кривые. Фрактография поверхности усталостного излома показала наличие окислов у образцов сплава В-1461 в отличие от сплава В95. Обсуждаются результаты испытаний на усталость, показывающие, что характеристики технологического процесса формообразования и термообработки не ухудшают усталостные свойства исследованных сплавов. Сравнительные испытания показали, что сплав В-1461 имеет более высокие усталостные характеристики. Математическое моделирование показало, что использование закона установившейся ползучести Бойла-Нортона недостаточно для описания процесса формовки плиты, отмечена необходимость постановки обратной задачи формообразования, где в качестве граничных условий должны выступать координаты пуансонов нагружающего устройства. Авторы выражают благодарность ведущему инженеру-технологу филиала ПАО «Компания «Сухой» «НАЗ им. В.П. Чкалова», кандидату технических наук Галине Апсаттаровне Раевской за консультацию в работе.

Переведенное названиеInfluence of Technology of Hot Forming of Plates from Aluminum Alloys Al-Cu-Li-Zn and Al-Zn-Mg-Cu on Resistance to Fatigue Fracture
Язык оригиналарусский
Страницы (с-по)94-109
Число страниц16
ЖурналObrabotka metallov-Metal working and material science
Том22
Номер выпуска4
DOI
СостояниеОпубликовано - 2020

Ключевые слова

  • Aluminum-lithium alloy
  • Elastoplastic strain
  • Strain characteristics
  • Creep
  • Shaping
  • Structure
  • Accelerated method to evaluate metal fatigue resistance
  • Finite element method

Предметные области OECD FOS+WOS

  • 2.05 ТЕХНОЛОГИЯ МАТЕРИАЛОВ
  • 2.03 МЕХАНИКА И МАШИНОСТРОЕНИЕ

ГРНТИ

  • 30.19 Механика деформируемого твердого тела

Цитировать