В СФУ разработан новый способ получения тонкостенных алюминиевых деталей

Учёными Института цветных металлов СФУ предложен новый способ производства тонкостенных полусферических оболочек из алюминиевых листов с небольшой толщиной. Такой способ обеспечивает при последующей вытяжке и калибровке получение деталей одинаковой толщины и отсутствие технического брака. При этом не требуется применение дорогого и сложного в эксплуатации оборудования.

Тонкостенные оболочки полусферической формы из алюминиевых сплавов применяются в нефтегазовой, химической, космической, судостроительной и других отраслях промышленности. Сложность изготовления деталей такой формы методами листовой штамповки состоит в том, что в процессе их вытяжки образуются неровности – так называемые выпучивания и гофры. Кроме того, сложно обеспечить одинаковую толщину детали, не теряя требуемых свойств изделия и сохраняя его вес. Разработанный в СФУ способ позволяет добиться нужного результата с наименьшими затратами.

«В последнее время требования к надёжности летательных аппаратов в аэрокосмической области возросли до рекордного уровня. Существует острая необходимость повысить надёжность используемых компонентов. В качестве ответственных конструкций широко используются тонкостенные элементы оболочек с криволинейными поверхностями, габаритные размеры которых постепенно увеличиваются до 3 м и более. Таким образом, отношение толщины к диаметру лёгких конструкций было снижено до менее чем 5 %, а это приводило к сморщиванию и расщеплению при традиционном деформировании этих конструкций. Научным коллективом Института цветных металлов СФУ предложено перед операцией вытяжки увеличить площадь поверхности заготовки за счёт локальной деформации, применяя операцию формовки для создания дополнительной поверхности», — рассказал заведующий лабораторией физикохимии металлургических процессов и материалов СФУ Денис Ворошилов.

Учёный подчеркнул: формуемые поверхности следует выполнить в виде кольцевых рёбер в несколько кругов так, чтобы их суммарная площадь была равна площади вытянутого полуфабриката. Тогда, задав необходимую толщину отштампованной детали, можно рассчитать оптимальную толщину исходной заготовки.

«Используя полученные результаты, можно повысить эффективность листовой штамповки и увеличить выход годного метала за счёт снижения количества брака при изготовлении тонкостенных сферических оболочек больших размеров с одинаковой толщиной. Применение разработанных конструкций штампов позволит реализовать предложенную технологию изготовления тонкостенных штампованных полусферических оболочек из листов сплавов системы Al-Mg, экономнолегированных скандием и тем самым существенно повысить технико-экономические показатели при производстве таких изделий», — сообщил Денис Ворошилов.

Так, на производстве можно решить техническую задачу оптимизации процесса листовой штамповки и выхода годного метала за счёт снижения количества брака при изготовлении тонкостенных сферических оболочек больших размеров с одинаковой толщиной. Применяя штампы, можно выпускать тонкостенные штампованные детали (оболочки) из листов сплава 1580.

«Современное ПО и возможности компьютерного моделирования позволяют рассчитать и проверить самые сложные процессы без использования дорогих материалов в кратчайшие сроки. Также сейчас стали появляться современные материалы с улучшенным комплексом свойств, которые позволяют получать изделия сложной конфигурации с постоянно растущими требуемыми эксплуатационными характеристиками. На сегодняшний день активная государственная поддержка научно-исследовательской деятельности и увеличение потребности в производстве компонентов для различных образцов перспективной техники позволяют опробовать и внедрить самые смелые идеи учёных», — добавил автор идеи, доцент кафедры обработки металлов давлением СФУ, Почётный машиностроитель РФ Владимир Бер.

Источник: Сибирский федеральный университет