Разработка технологических схем и режимов штамповки автомобильных поковок из алюминиевых сплавов
Диссертация
Автором выносятся на защиту: результаты анализа деталей из алюминиевых сплавов для автомобиля и возможных способов их изготовления методами металлообработкиданные и заключение по выбору наиболее перспективных технологий для исследования методов производстваметодика определения количественных характеристик реологических свойств исследуемых алюминиевых сплавов в интервале температур горячей… Читать ещё >
Содержание
- Глава 1. Анализ состояния и перспектив применения алюминия и его сплавов в автомобильной промышленности
- 1. 1. Алюминий и его сплавы
- 1. 2. Виды полуфабрикатов и заготовок из алюминиевых сплавов, используемых для производства деталей автомобилей
- 1. 3. Процессы обработки металлов давлением для получения различных автомобильных заготовок из алюминиевых сплавов
- 1. 4. Особенности современных методов разработки технологии обработки давлением с использованием компьютерных вычислительных систем
- 1. 5. Общая схема разработки технологических процессов ОМД с использованием ВС — САПР
- 1. 6. Выводы по первой главе
- 1. 7. Цель и задачи исследований
- Глава 2. Общая методика проведения исследований
- 2. 1. Объекты и методы исследований
- 2. 2. Исследуемые сплавы, их свойства и заготовки
- 2. 3. Общая постановка задачи математического моделирования формоизменения при штамповке
- 2. 4. Методика аппроксимации и экстраполяции реологических характеристик алюминиевых сплавов при высокотемпературной деформации
- 2. 5. Оборудование, инструмент, вычислительная техника
- 2. 6. Обработка результатов и программное обеспечение
- Глава 3. Определение реологических характеристик исследуемых сплавов и материала инструмента
- 3. 1. Реологические характеристики сплава ABB
- 3. 2. Реологические характеристики сплава АК
- 3. 3. Реологические характеристики сплава АДЗ
- 3. 4. Температурные зависимости свойств штамповой стали
- 3. 5. Выводы по третьей главе
- Глава 4. Моделирование процессов формоизменения при штамповке автомобильных поковок из алюминиевых сплавов
- 4. 1. Выбор процесса для моделирования формоизменения
- 4. 2. Задачи математического моделирования ШКМ
- 4. 3. Моделирование штамповки поршня ДВС
- 4. 4. Моделирование штамповки шатуна
- 4. 5. Моделирование штамповки диска автомобильного колеса
- 4. 5. 1. Моделирование штамповки диска с помощью ВС ОЕРОЯМЗО
- 4. 5. 2. Моделирование штамповки диска с помощью ВС С^огт и сопоставление результатов
- 4. 6. Выводы по четвертой главе
- Глава 5. Разработка технических рекомендаций и опытное опробование
- ШКМ при изготовлении автомобильных деталей из алюминиевых сплавов
- 5. 1. Типовой технологический процесс ШКМ автомобильных поковок из алюминиевых сплавов
- 5. 2. Термомеханические режимы ШКМ автомобильных поковок из алюминиевых сплавов
- 5. 3. Технологические особенности штамповки кристаллизующегося металла по сравнению с литьем под давлением
- 5. 4. Классификация поковок, рекомендуемых для производства
- 5. 5. Примеры технологических процессов с использованием ШКМ
- 5. 5. 1. Штамповка поршня ДВС
- 5. 5. 2. Штамповка поковки шатуна из сплава АК
- 5. 5. 3. Штамповка поковки диска колеса из сплава АДЗ
- 5. 6. Исследование качества автомобильных деталей из алюминиевых сплавов
- 5. 6. 1. Поршень
- 5. 6. 2. Шатун
- 5. 6. 3. Диски колес
- 5. 7. Экономические аспекты применения алюминиевых сплавов в автомобилестроении
Список литературы
- Большая советская энциклопедия./ Гл. ред. А. М. Прохоров. Издание 3-е, -М, Изд. «Советская энциклопедия», 1970, Том 1, 608 с. с илл.
- Политехнический словарь / Гл. ред АЛО. Ишлиский. -3-е изд. пераб. и доп. М, Изд. «Советская энциклопедия», 1989, — 656 с.
- Свойства элементов: Справ, изд. в 2-х кн. Кн.1 / Под ред. Дрица М. Е. 3-е изд., перераб. и доп. — М.: Издательский дом «Руда и Металлы», 2003, -448 с.
- Колачев Б.А., Ливанов В. А., Елагин В. И. Металловедение и термическая обработка металлов и сплавов. М.: Металлургия, 1981, — 416 с.
- Алюминиевые сплавы. Справ, изд. Пер. с нем. / Под ред. Дрица М. Е., Рай-тберга Л.Х. М.: Металлургия, 1970. — 679 с.
- Алюминий. Перевод с анг. /Под редакцией И. Н. Фридляндера: М.: Металлургия, 1989, — 424 с.
- Металловедение алюминия и его сплавов. Слрав. изд. / Под редакцией И. Н. Фридляндера: М.: Металлургия, 1971, — 351 с.
- Промышленные деформируемые, спеченные и литейные алюминиевые сплавы /М.Б.Альтман, С. М. Амбарцумян, З. Н. Аристова и др. Справ. Изд. под ред. Квасова Ф. И. Серия «Алюминиевые сплавы» — М.: Металлургия, 1972, — 552 с.
- Фридляндер И.Н. Алюминиевые деформируемые конструкционные сплавы. М.: Металлургия, 1979, 208 с.
- Конструкционные материалы: Справочник / Б. Н. Арзамасов, В.А. Брост-рем, Н. А. Буше и др.- Под общ ред. Б. Н. Арзамасова. М.: Машиностроение, 1990, -688 с.
- И. Щерба В. Н., Прессование алюминиевых сплавов М.: Интермет инжиниринг. 2001, 768 с.
- Ерманок М. В, Фейгин В. И., Сухоруков H.A. Прессование профилей из алюминиевых сплавов. М.: Металлургия, 1977, 264 с.
- Технология обработки давлением цветных металлов и сплавов / Зиновьев A.B., Колпашников А. И., Полухин П. И. и др. М.: Металлургия, 1992, — 512 с.
- Лужников Л.П. Деформируемые алюминиевые сплавы для работы при повышенных температурах М.: Металлургия, 1965, — 290 с.
- Структура и свойства полуфабрикатов из алюминиевых сплавов: Справ. Изд./Арчакова, З.Н., Балахонцев Г. А., Басова И. Г. и др. 2-е изд. перер. и доп. М.: Металлургия, 1984, — 408 с.
- Грицианов Ю.А., Путинцев В. Н., Силаев А. Ф. Металлические порошки из расплава. М.: Металлургия, 1970, — 245 с.
- Бондарев Б.И., Шмаков Ю. В. Технология производства быстрозакри-сталлизованных алюминиевых сплавов. М.: ВИЛС, 1997, — 231 с.
- Паращенко В.М., Рахманкулов М. М., Цисин А. П. Технология литья под давлением. М.: Металлургия, 1996, — 239с.
- Беккер М.Б., Заславский M.JI. Литье под давлением. М.: Машиностроение, 1990−400с.
- Ковка и штамповка цветных металлов: Справочник / Н. И. Корнеев, В. М. Аржаков, Б. Г. Бармашенко и др. M.: Машиностроение, 1971. — 232 с.
- Справочник кузнеца-штамповщика / В. И. Ершов, В. В. Уваров, A.C. Чума-дин и др. М.: Изд-ва МАИ, 1996. — 352 с.
- Романовский В.П. Справочник по холодной штамповке. Л.: Машиностроение, 1979. -520 с.
- Исаченков Е.И. Штамповка резиной и жидкостью. М.: Машиностроение, 1967. -367 с.
- Атрошенко А.П., Федоров В. И. Горячая штамповка труднодеформируе-мых материалов. Л.: Машиностроение, Ленингр. Отд-ние, 1979. 287 с.
- Фиглин С.З., Бойцов В. В., Калпин Ю. Г., Каплин Ю. И. Изотермическое деформирование металлов. М.: Машиностроение, 1978. 239с.
- Порошковая металлургия. Материалы, технология, свойства, области применения: Справочник / Под ред. И. М. Федорченко. Киев: Наукова думка, 1985. 624 с.
- Лейкок Д.Б. Сверхпластическая формовка листового материала. // В кн. Сверхпластическая формовка конструкционных сплавов. Под ред Н. Пэйтона, К. Гамильтона- М.: Металлургия, 1985. — с.240 — 253.
- Гримес Р., Дашвуд Р., Фловер X. Сверхпластичные алюминиевые сплавы для обработки с высокой скоростью деформации /Aluminium International Today. The Journal of Aluminium Production and Processing (на русск. яз.). 2004, ноябрь, с. 10−11.
- Смирнов О.М. Обработка металлов давлением в состоянии сверхпластичности. М.: Машиностроение, 1979 182 с.
- Батышев А. И. Базилевский Е.М., Бобров В. И. Штамповка жидкого металла М., Машиностроение, 1978. — 200с.
- Штамповка из жидкого металла. Конструирование заготовок из цветных сплавов, технология, конструкции штампов. РТМ НИИмаш. Л.: ЦБТИ, 1967. 108с.
- Кирдеев Ю.П., Зимин В. В., Гришин A.B. Оценка внешнего давления на заготовку при штамповке изделий из кристаллизующегося алюминия. Кузнечно-штамповочное производство, 2000, № 11, с. 11−13
- Кирдеев Ю.П., Белоусов И, Я., Ракогон А. И. Изготовление деталей с высокими тонкими стенками штамповкой кристаллизующегося алюминия. Кузнеч-но-штамповочное производство № 3, 2002, с. 9−11
- Ракогон А.И. Оценка формообразования высоких тонких стенок при штамповке деталей из кристаллизующегося металла. Кузнечно-штамповочное производство. 2002, № 9, с. 12−15.
- Янг К., Райе К., Эллиотт Дж. Полутвердая штамповка алюминия снижает затраты./ Aluminium International Today. The Journal of Aluminium Production and Processing (на русск. яз.)/ 2004, май, с. 17−19.
- Пути снижения массы автомобиля. Семь Верст АИГ. Тольяти, ООО «Колодец», 2004. с. 1−6 (www. 7verst.ru/old/pages/massa/massa.htm)
- Артес А.Э. Проблемы повышения качества структуры заготовительной базы машиностроения. Кузнечно-штамповочное производство. 2002, № 5
- Бенедик Д.К. Обзор по снижению веса европейского автомобиля. Лайт Метал Эйдж, 2003. №№ 5,6 (www.alfametal.ru/7icNowweight)
- Арзамасцева Э.А. Рост применения алюминия в автомобилестроении. Автомобильная промышленность США. 1998, № 7, с.39−44.
- Haberbusch, М. «Problems of Lightweighting of Automotive Vehicles in a Competing Context in Terms of the Product, Benefit, and Technology,» (PSA Peugeot Citroen), Ing. Automob., Oct. 2002, No. 756, p. 71−73
- Casella, E., «Growth of Interest in Light Alloys,» Riv. Mecc. Oggi, Sept. 2002, No. 13, Vol.57, p. 156−158
- Anon., «Audi AS: An Avalanche of Technologies,» Ing. Automob., Nov.-Dec. 2002, No. 757, p. 30−32
- De Gelas, B. «Recycling of Aluminum in the Automobile Chain in Europe,» Fonderie Fondeur Aujourd’hui, Nov. 2002, No. 219, p. 30−35.
- Вышегородский Д. Цветные металлы в автомобилестроении. В журнале «Уральский рынок металлов». 2004, № 1, с. 12−16.
- Филатов Ю.А. Деформируемые сплавы на основе системы Al-Mg-Sc и перспективы их применения в автомобилестроении. Цветные металлы, 1997, № 2, с.60−62.
- Takayama Y., Tozawa Т., Kato Н. Superplasticity and thickness of liquid phase in the vicinity of solidus temperature in a 7475 aluminum alloy. Acta Mater., 1999, vol.47, No.4, pp. 1263−1270.
- O.A. Кайбышев. Пластичность и сверхпластичность металлов. М: Металлургия, 1975, -229с.
- Жидкая штамповка перспективный технологический процесс литья -squeeze forming — close to becoming recognized production route. Prod Eng (Gr.Brii) -1982. № 12, -44−45.
- В.Л. Горбинов. Тенденции развития конструкции поршней ДВС. Автомобильная промышленность США, 1984, № 8, с. 30,.
- Ольшанский Э. Современные технологии облегченных конструкций в области автомобилестроения. Падерборн. Германия, Benteler «Automobiltechnik», 2002, 42 с.
- Системно-технические задачи создания САПР: Практическое пособие / А. Н. Данчул, Л.Я.Полуян- под ред. А. В. Петрова M.: Высшая школа., 1990. — 144 с.
- Мидлбрук М., Смит Б. Autocad 2000 для «чайников».: Пер. с англ.: Уч. пос. — M.: Издательский дом «Вильяме», 2000. — 400 с.
- Мюррей Д. Solid Works для инженеров. Пер. с англ.: — М.: Изд-во «Диалектика», 2001. -485 с.
- Беллок В. Компьютерные системы проектирования конструкций и технологий. Пер. с англ. Санкт-Петербург, Изд-во «Элект», 1999, 277 с.
- Алямовский A.A. SolidWorks / COSMOSWoorks Инженерный анализ методом конечных элементов. М. ДМК Пресс, 2004, — 432 с. (Серия «проектирование»)
- Стебунов С.А., Биба Н.В. FORGE FAIR'97 демонстрация возможностей объемной штамповки. Кузнечно-штамповочное производство, 1997, № 8, с.36−37.
- Харламов А., Уваров A. DEFORM — программный комплекс для моделирования процессов обработки металлов давлением // САПР и графика. 2003, № 6, с. 34−36.
- Применение системы DEFORM для моделирования процессов обработки металлов давлением // CAD/CAM/CAE Observer. 2001. № 9.
- Полищук Е.Г., Жиров Д. С., Вайсбурд P.A. Система расчета пластического деформирования «РАПИД», КШП, 1997. № 8 с. 16−18.
- Автоматизированная система ФОРМ-2Д для расчета формоизменения в процессе штамповки на основе МКЭ/ Гун Г. Я., Биба Н. В., Садыхов О. Б. и др.- М.: КШП, 1992, № 9−20. стр.4−7.
- Гун Г. Я., Биба Н. В., Лишний А. И. Система ФОРМ-2Д и моделирование технологии горячей штамповки. М.: КШП, 1994, № 7 стр.9−11.
- Biba N. V., LishnijA. I., Stebounov S. A. Finite element simulation and computer aided design of forming technology with FORM-2D system // Proceedings of Metal
- Forming Process Simulation in Industry (Baden-Baden, 28—30 September, 1994). P. 302−320.
- Биба H. В., Лишний, А. И., Стебунов С. А. Эффективность применения моделирования для разработки технологии штамповки. Кузнечно-штамповочное производство, 2001, № 5, с.39−44.
- Биба Н.В., Стребунов С.А. QForm программа, созданная для технологов // Кузнечно-штамповочное производство. 2004. № 9. с. 38−41.
- Чумаченко E.H. Математическое моделирование пластического формоизменения материалов при обработке давлением. М.- МИЭМ 1998. 157 с.
- Чумаченко E.H., Печенкин Д. В. Моделирование и расчет термоупруго-пластических деформаций при анализе локально изотропных конструкций. М.: МИЭМ, 2000. 183 с.
- Chumachenko E.N., Logachina I.V., Chumachenko S.E. Automatization of calculations when developing the technological regimes of the isothermic deforming /ICSAM-94, Materials Science Forum, Vols. 170−172 (1994), p.657−662
- Зенкевич О. Метод конечных элементов в технике. Пер. с англ. М.: Мир, 1975. 542 с.
- Оден Дж. Конечные элементы в нелинейной механике сплошных сред: Пер. с англ. -М.: Мир, 1976. 464 с.
- Романов К.И. Механика горячего формоизменения металлов. М.: Машиностроение, 1993. 240 с.
- Тихонов А.Н., Самарский A.A. Уравнения математической физики. М.: Наука, 1977. -735с.
- Малинин H.H. Прикладная теория пластичности и ползучести. М.: Машиностроение, 1975.400 с.
- Малинин H.H. Ползучесть в обработке металлов. М.: Машиностроение, 1986. 221 с.
- Качанов Л.М. Основы теории пластичности. М.: Наука. 1969.420 с.
- Охрименко Я.М. Технология кузиечно-штамповочного производства. -М.: Машиностроение, 1976. -560 с.
- Ковка и штамповка: Справочник том 2 / под общей редакцией Е. И. Семенова.- М.: Машиностроение, 1986. -592
- Полухин П.И., Гун Г.Я., Галкин A.M. Сопротивление пластической деформации металлов и сплавов .- М.: Металлургия, 1983. 352 с.
- Третьяков A.B., Трофимов Г. К., Зюзин В. И. Механические свойства металлов и сплавов при обработке металлов давлением. М.: Металлургия, 1974. 222 с.
- Поздняк JI.А., Скрынченко Ю. М., Тишаев С. И. Штамповые стали. М.: Металлургия, 1980. 224 с.
- Золоторевский B.C. Механические свойства металлов. М.: Металлургия, 1983, -352 с.
- Школьник Л.М. Методика усталостных испытаний. Справочник. М.: Металлургия, 1978, 304 с.
- Физическое металловедение / Под редакцией Р. У. Кана и П. Хаазена: Пер. с англ. М.: Металлургия, 1987, т.1, — 447 с.
- Шифрин Ю.А. Основы компьютерных технологий. Учебн. Изд. М.: «АБФ», 1998.-656 с.
- Ильюшин A.A. Пластичность. М.: Гостехиздат, 1948. 376с.
- Ленский B.C. Введение в теорию пластичности. М.: МГУ, 1969. 92с.
- Чумаченко E.H., Троицкий В. П., Чумаченко С. Е. Автоматизированный расчет тяжело нагруженных деталей и узлов металлургических машин и конструкций специального назначения. Учебное пособие. -М.: МИСиС, 1998, 130 с.
- Самарский A.A., Николаев Е. С. Методы решения сеточных уравнений. -М.: Наука, 1978. -592с.
- Оден Дж. Конечные элементы в нелинейной механике сплошных сред: Пер. с англ. -М.: Мир, 1979. -392с.
- Бенерджи П., Баттерфилд Р. Методы граничных элементов в прикладных науках: Пер. с англ. -М.: Мир, 1984. -494с.
- Гун Г. Я. Математическое моделирование процессов обработки металлов давлением. -М.: Металлургия, 1983. -351с.
- Чумаченко E.H. Математическое моделирование пластического формоизменения материалов при обработке давлением. М.: МГИЭМ. 1998.-157с.
- Справочник кузнеца-штамповщика / В. И. Ершов, В. В. Уваров, A.C. Чу-мадин и др. М.: Изд-ва МАИ, 1996. — 352 с.
- Салиенко А. Е., Солдаткин, А. Н., Рудис А. М., Новые компьютерные технологии в ковке и штамповке, КШП, 2004, № 4, с. 36−39.
- Тарасов А. Ф., Короткий С. А. Расчет элементов штампов с использованием пакета конечно-элементного анализа «Cosmos/Works», КШП, 2004, № 8, с. 2730.
- Биба Н. В., Стебунов С. А., QForm — программа, созданная для технологов. КШП, 2004, № 9, с. 38−40.
- Филатов В.Д., Ахминеев Ю. А. Автоматизированное производство поковок шатунов грузового автомобиля. Кузнечно-штамповочное производство 1989, № 1, с.7−10.
- Термосиловое погружение штампов при объемной штамповке удлиненных деталей типа шатуна на КГШП // Р. И. Непершин, П. Я. Макшанов, В. В. Кли-менов- Т. В. Смагина / КШП. 1989. № 5. с. 21—24.
- Яманин А.И., Жаров A.B. Динамика поршневых двигателей: Учебное пособие. М.: Машиностроение, 2003. 464 е.
- Способ получения изделий / Бойцов В. В., Фиглин С. З., Портной В.К.и др. Авт. свид. СССР № 1 225 662 1986, Б.И. № 15.
- Производство полуфабрикатов из алюминиевых сплавов / Г. А. Балахон-цев, Р. И. Барбанель, Б. И. Бондарев и др. М.: Металлургия, 1985. 352 с.
- Классификация крупногабаритных горячештампованных заготовок по геометрической форме, конструктивной и технологической сложности, размерам и точности их изготовления. TP 70−13−77. Выпуск 2.- М.: ВИЛС, 1977. 49 с.
- Шалин P.E. Справочник в 9 томах. Авиационные материалы. Том 4. Часть 1. Книга 2. М.: ОНТИ, 1983. — 522 с.
- Михаленков К. Алюминий или сталь? Обозрение. (21−06−2004). www.autocentre.com.ua
- Есть ли польза от легкосплавных колес? За рулем. 2002, № 10, с. 56−571. АКТпередачи научпо-техничеа для использования в уче!
- Файлы базы данных с описанием механических и реологических свойств деформируемых алюминиевых сплавов ABB, АД31, АК6 и штамповой стали XI3 в широком диапазоне температур горячей деформации-
- Файлы данных и плакаты с примерами оформления результатов математического моделирования операций штамповки кристаллизующегося металла и образцы алюминиевых автомобильных поковок и деталей.
- Ответственными за прием и хранение материалов на кафедре ОМД назначены доц Лисупец II. Л и доц. Цеиин М. А., а в НИЛ ДСПМ аспирант Бегнарский В.В.
- Пользователи обязуются при использовании данных материалов в договорных НИР рассматривать вопрос о материальном вознаграждении Разработчиков в рамках отдельных договоров. от Разработчиковот Пользователейюфлэкс"2005 г.
- ТЕХНИЧЕСКИЙ АК по результатам совместных научно-исследоватё
- Утверждаю" ¡-ектор по научной ' ¡-те МИСиС (ТУ) A.A. Аксенов^2005 г.
- В период .с 2001 по .2005 г. г. МИСиС (ТУ) российская фирма ОАО «Алюфлэкс» совместно с другими российскими организациями и предприятиями выполнил следующие работы :
- Выполненные работы и полученные результаты Исполнители1 2 3
- Спроектирована и изготовлена экспериментальная штамповая оснастка и инструмент для опробования процессов ШКМ поковок поршня и диска колеса на экспериментальной базе МИСиС (ТУ). МИСиС (ТУ) ГУП МПО «Завод Салют»
- Разработаны технические рекомендации для проектирования типовых процессов производства автомобильных алюминиевых поковок с использованием технологии ШКМ ООО «Алюфлэкс» МИСиС (ТУ)
- Инженер Научный руководитель:
- Козина Л.В. доцент кафедры ОМДjffiy к.т.н., доц. Лисурец Н^
- Зав. НИЛ к.т.н, с.н.с. Алалыкинв.н.с. НИЛДСПМ к.т.н., с.н.с. Цепин М. Ааспирант НИЛ ДСПМ Парамонов. В.В.