Механические параметры токопроводящего поверхностного слоя при изготовлении труб волноводов методом многостороннего деформирования

Решетневские чтения

I. V. Trifanov, L. I. Oborina, B. N. Ismailov Siberian State Aerospace University named after academician M. F. Reshetnev, Russia, Krasnoyarsk

PRODUCTION OF WAVEGUIDE ELEMENTS OF METALCOMPOSITE MATERIALS

The authors describe the conditions of manufacture of waveguides EHF-band of metal-composite materials.

© Трифанов И. В., Оборина Л. И., Исмаылов Б. Н., 2011

УДК 621.38

И. В. Трифанов, П. А. Перфильев, Л. И. Оборина, И. В. Стерехов

Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева, Россия, Красноярск

МЕХАНИЧЕСКИЕ ПАРАМЕТРЫ ТОКОПРОВОДЯЩЕГО ПОВЕРХНОСТНОГО СЛОЯ ПРИ ИЗГОТОВЛЕНИИ ТРУБ ВОЛНОВОДОВ МЕТОДОМ МНОГОСТОРОННЕГО ДЕФОРМИРОВАНИЯ

Рассмотрена связь механических параметров механизма формирования токопроводящего поверхностного слоя каналов волноводов при изготовлении их методом многостороннего деформирования.

При изготовлении труб волноводов КВЧ-диапо-зона методом многостороннего деформирования происходит ступенчатое обжатие и протягивание трубчатой заготовки инструментом дорном, формирующим канал. Осуществляется безстружечнный точный метод обработки, который основан на способности пластичных металлов приобретать под действием давления остаточные деформации без разрушения металла заготовки, но с изменением первоначальных размеров профилируемого канала волновода и толщины его стенок [1].

В качестве деформирующих элементов используются ролики роликовой фильеры. Таким методом за несколько проходов можно получить весьма точный и с низкой шероховатостью поверхности канал большой длины. Одновременно в процессе обработки происходит упрочнение металла, что требует между переходами проведения отжига в вакууме для повышения пластичности. При проектировании данного процесса нужна оценка механических параметров формирования токопроводящего скин-слоя. Во время формирования токопроводящего скин-слоя мерой искажения формы частицы поверхностного слоя в очаге деформации является интенсивность скоростей деформации сдвига [2]:

Q = J~ + су )2 + C + cz )2

-(Cz

+C )2 + 2(

I 2 . 2 ч

. + qyz + X

где Сх, Су, - скорость относительных удлинений; Чх, Чу, Ъ - скорости относительных сдвигов частиц в направлении координатных осей х, у, г.

Мерой, характеризующей накопленную деформацию частиц очага деформации за период времени проходов /0 - и, является степень деформации сдвига S, рассчитываемая по формуле

-1

S = J Qdt.

t = ^Ж -Sy)2 +

Мерой напряженного состояния частицы поверхностного слоя служит интенсивность касательных напряжений т или интенсивность напряжений, которую вычисляют по выражению

Ст,- = \/3т ,

здесь

где стх, сту, стг - нормальные напряжения; тху, туг, тхг -

касательные напряжения на площадках, перпендикулярных координатным осям х, у, г.

Важной характеристикой напряженного состояния частицы в очаге деформации является показатель напряженного состояния Р, определяемый по формуле

Р —,

т

где ст = 1 (стх +сту +стг) - среднее напряжение.

Интегральным показателем, характеризующим состояние поверхностного слоя канала трубы волновода, является степень использования запаса пластичности металла ф, которая может изменяться от 0 до 1.

При ф = 1 в поверхностном слое канала волновода происходит зарождение трещин. Простейшая линейная модель, описывающая процесс разрушения частицы металла при использовании запаса пластичности, имеет вид

j = J

dQ Qn

= 1,

Перспективные материалы и технологии в аэрокосмической отрасли

где Qn - предельное значение степени деформации сдвига, зависящие от Р (показателя напряженного состояния), при достижении которого возникает разрушение металла, т. е. зарождаются трещины. Функция Qn (Р) - называется кривой предельной пластичности, которую можно определить опытным путем.

Таким образом, Б, ф и остаточные деформации являются основными механическими параметрами состояния поверхностного слоя при изготовлении труб волноводов методом многостороннего деформирования.

Программа нагружения Q = Q(P) с механической точки зрения характеризует процесс формирования поверхностного слоя. Степень деформации сдвига 8 и показатель напряженного состояния Р определяют механизм формирования поверхностного слоя и име-

ют физическую связь с такими показателями поверхностного слоя, как твердость НУ, остаточные напряжения, степень исчерпания запаса пластичности металла ф , существенно влияющие на структуру токо-проводящего скин-слоя канала волновода.

Библиографические ссылки

1. Трифанов И. В., Стерехов И. В. Исследование технологических параметров при изготовлении труб волноводов малого диаметра // Вестник СибГАУ. 2008. Вып 2(19). С. 160-163.

2. Смелянский В. М., Блюментштейн В. Ю. Технологическое обеспечение эксплуатационных свойств деталей на основе оценки программы нагружения поверхностного слоя // Радиотехнический журнал (приложение). № 9. 2003. С. 15-17.

I. V. Trifanov, P. A. Perfiliev, L. A. Oborin, I. V. Sterehov Siberian State Aerospace University named after academician M. F. Reshetnev, Russia, Krasnoyarsk

MECHANICAL PARAMETERS OF A CONDUCTIVE SURFACE LAYER IN PRODUCTION OF PIPES BY THE METHOD OF MULTI-WAVEGUIDE DEFORMATION

The authors consider constrain of mechanical parameters of a mechanism offorming a conductive surface layer of the waveguide channel in the manufacture of the method of multi-strain.

© Трифанов И. В., Перфильев П. А., Оборина Л. И., Стерехов И. В., 2011

УДК 669.046.516

Ю. О. Филиппов, Е. Н. Еремин, А. С. Шевляков Омский государственный технический университет, Россия, Омск

ИССЛЕДОВАНИЕ ТОПОГРАФИИ И МОРФОЛОГИИ УПРОЧНЯЮЩИХ ФАЗ В ЖАРОПРОЧНОМ НИКЕЛЕВОМ СПЛАВЕ ПРИ ЕГО МОДИФИЦИРОВАНИИ

Рассмотрено влияние наночастиц карбонитрида титана на структуру и свойства жаропрочного сплава. Показано, что при модифицировании резко уменьшаются размеры дендритов, улучшается морфология и топография упрочняющих фаз, что повышает жаропрочность металла, структурную стабильность и длительную прочность сплава.

Жаропрочные никелевые сплавы широко используются в авиационном двигателестроении для изготовления литых лопаток газотурбинных двигателей (ГТД) и газотурбинных установок (ГТУ). Работы по повышению качественных характеристик турбинных лопаток весьма актуальны. В этом отношении перспективно применение модифицирования частицами тугоплавких соединений, приводящее к изменению эксплуатационных характеристик изделий из жаропрочных сплавов [1]. В связи с этим было проведено исследование влияния инокулирующего модифицирования на структуру, морфологию и топографию фаз сплава ЖС6У. Применяли модификатор, состоящий из частиц инокулятора и протектора, в качестве которых использовали порошки карбонитрида титана и титана с никелем.

Важными факторами, определяющими качество и служебные свойства жаропрочных сплавов, являются состояние границ зерен, их величина, степень однородности и морфология и топография упрочняющих фаз.

Микроструктура литого немодифицированного металла состоит из дендритов, карбидов, интерметал-лидов, частиц у'-фазы и эвтектических фаз, располагающихся в межосных пространствах и вблизи границ зерен (рис. 1). Включения карбидов в виде каркасов сплошной скелетообразной формы располагаются преимущественно по границам зерен и имеют протяженность до 50 мкм (рис. 1, а). Карбиды подобной морфологии оказывают отрицательное влияние на свойства никелевых сплавов [2]. Введение в сплав 0,5 % модификатора приводит к существенному из-