Бакалавр
Дипломные и курсовые на заказ

Разработка технологии изготовления интегральных конструкций авиационной техники с применением метода комбинированной фрикционной сварки

Диссертация: Разработка технологии изготовления интегральных конструкций авиационной техники с применением метода комбинированной фрикционной сварки
ДиссертацияПомощь в написанииУзнать стоимостьмоей работы

Глава 1. Анализ технологических проблем создания интегральных сварных конструкций планера самолета из высокопрочных алюминиевых сплавов1. 1. Сварные конструкции планера самолета. Выводы по главе 2. Моделирование тепловых процессов при сварке методом конечных элементов. Алюминиевые сплавы в конструкции планера самолета. Определение оптимальных параметров ФСС с помощью разработанной тепловой модели. Читать ещё >

Содержание

  • Глава 1. Анализ технологических проблем создания интегральных сварных конструкций планера самолета из высокопрочных алюминиевых сплавов
    • 1. 1. Сварные конструкции планера самолета
    • 1. 2. Алюминиевые сплавы в конструкции планера самолета
    • 1. 3. Проблемы дуговой сварки авиационных конструкций из высокопрочных алюминиевых сплавов
    • 1. 4. Особенности фрикционной сварки (ФСС) конструкций из высокопрочных алюминиевых сплавов
  • Выводы по главе 1
  • Цели и задачи работы
  • Глава 2. Разработка способа комбинированной фрикционной сварки (КФС) для производства интегральных конструкций авиационной техники
    • 2. 1. Способ фрикционной сварки вращающимся диском (ФСД)
    • 2. 2. Технологическая схема процесса КФС
    • 2. 3. Возможные дефекты при КФС и исследование влияния на них параметров технологии
    • 2. 4. Схема работ по изучению процесса КФС
  • Выводы по главе 2
  • Глава 3. Исследование влияния параметров процесса ФСД на формирование корневого шва
    • 3. 1. Разработка программы экспериментальных исследований
    • 3. 2. Направление вращения дискового инструмента
    • 3. 3. Глубина погружения дискового инструмента
    • 3. 4. Скорости перемещения и вращения дискового инструмента
    • 3. 5. Диаметр и толщина дискового инструмента
    • 3. 6. Расчет тепловых полей при ФСД
  • Выводы по главе 3
  • Глава 4. Исследование влияния параметров процесса ФСС на свойства полномерного соединения
    • 4. 1. Анализ методов построения тепловых моделей процесса ФСС
    • 4. 2. Моделирование тепловых процессов при сварке методом конечных элементов
    • 4. 3. Расчет распределения мощности тепловыделения при ФСС
    • 4. 4. Построение конечно-элементной тепловой модели процесса ФСС и проверка ее адекватности
    • 4. 5. Определение оптимальных параметров ФСС с помощью разработанной тепловой модели
    • 4. 6. Расчет остаточных напряжений и деформаций в интегральных сварных конструкциях изделий авиационной техники
    • 4. 6. Экспериментальная оценка прочности КФС соединения
  • Выводы по главе 4
  • Глава 5. Перспективы применения комбинированной сварки при создании интегральных конструкций авиационной техники
    • 5. 1. Достоинства и недостатки способа КФС
    • 5. 2. Перспективы развития комбинированной сварки
      • 5. 2. 1. Способ комбинированной фрикционно-дуговой сварки
      • 5. 2. 2. Способ комбинированной фрикционной сварки тавровых соединений
    • 5. 3. Требования к конструкции деталей и узлов, соединяемых КФС
    • 5. 4. Предложения по применению КФС для создания перспективных конструкций авиационной техники
  • Выводы по главе 5
  • Выводы

Разработка технологии изготовления интегральных конструкций авиационной техники с применением метода комбинированной фрикционной сварки (реферат, курсовая, диплом, контрольная)

Постоянно возрастающие технико-экономические требования и высокая конкуренция на рынке авиационной техники обуславливают необходимость применения новых технологий и материалов при создании перспективных изделий. Одним из основных путей повышения технических характеристик и экономической эффективности самолета является снижение полетной массы планера при сохранении его прочности и жесткости. Перспективным способом снижения массы является использование интегральных сварных конструкций из высокопрочных алюминиевых сплавов. Узлы из таких сплавов составляют порядка 40% массы планера современного самолета.

Интегральные конструкции работают как единое целое, что, по сравнению со сборными конструкциями, обеспечивает их более высокую усталостную и статическую прочность, а также весовую эффективность. Кроме того, сварные конструкции, по сравнению с клепанными, характеризуются меньшим циклом изготовления, трудоемкостью и затратами на производство.

В связи с известными трудностями, возникающими при сварке плавлением высокопрочных алюминиевых сплавов (трещины и поры в шве) возникает проблема обеспечения стабильности качества сварных соединений, особенно в корневой зоне при производстве авиационных конструкций. Решение этой проблемы и является одной из основных задач работы.

Глава 1. Анализ технологических проблем создания интегральных сварных конструкций планера самолета из высокопрочных алюминиевых сплавов.

Выводы.

1. Разработано новое концептуальное решение задачи получения неразъемных соединений длинномерных авиационных конструкций из высокопрочных алюминиевых сплавов без пор и кристаллизационных трещин — комбинированная фрикционная сварка (КФС).

2. Решена проблема получения бездефектного корневого шва путем применения нового способа — фрикционной сварки вращающимся диском (ФСД). Впервые изучен механизм получения соединения при ФСД и исследовано влияние технологических параметров на тепловые поля и формирование шва при ФСД.

3. Разработана методика, позволяющая на основании конечно-элементного моделирования производить подбор параметров процесса ФСС применительно к конкретным конструкциям изделий авиационной техники. Произведен расчет распределения мощности теплового источника при ФСС.

4. Установлено, что КФС позволяет получать бездефектные соединения в условиях значительного колебания величины зазора в стыке, улучшает формирование корня соединения и исключает утонение шва. Исследованы типовые дефекты при КФС и причины их появления, даны рекомендации по их предотвращению.

5. Разработаны отраслевые технологические рекомендации по выбору способов и режимов сварки трением алюминиевых сплавов ТР 1.4.30 802 011. Разработан директивный технологический процесс и предложения по применению процесса КФС в производстве интегральных конструкций авиационной техники на примере типовых узлов перспективных самолетов.

Показать весь текст

Список литературы

  1. Технология самолетостроения / A.JI. Абибов, Н. М. Бирюков, В. В. Бойцов и др., Под. Ред. A.JI. Абибова. М.: Машиностроение, 1982. — 551 с.
  2. Основы конструирования в самолетостроении / Ред. А. В. Кожин М.: Машиностроение, 1980. 376 с.
  3. F. / Development of Friction Stir Welding of 7000 serie extrusions for central wing box application // 3rd International Symposium on friction stir welding. Kobe (Japan), 2001.
  4. Midling O.T., Kvale .S., Orna S. / Application of prefabricated friction stir welded panels in catamaran building // 4th International Forum on alluminium ships. New Orleans. 2000.
  5. Christner В., Hansen M., Skinner M., Sylva G.: «Friction stir welding system development for thin gauge aerospace structures» // 4th International Symposium on Friction Stir Welding. Utah, USA, 2003.
  6. Primary study on friction stir welding of the lightweight aircraft structures / G. Luan, Y. Ji, B. Jian // 6th International Symposium on Friction Stir Welding. Canada, 2006.
  7. Т.Д. «Металлургия сварки плавлением алюминиевых сплавов» // М.: Машиностроение, 1972 г., с. 264.
  8. Технологические возможности снижения пористости шва при аргонодуговой сварке алюминиевых сплавов / Штрикман М. М., Пинский А. В., Филатов А. А. и др. // Сварочное производство. 2009. № 12.
  9. В.И. Сварка металлов трением // Сварочное производство. 1957.
  10. Ю.В. Клименко. Способ сварки металлов трением. Авторское свидетельство СССР 195 846, 1967.
  11. Improvement relation to friction welding / Thomas W., Nicholas E., Needham J. et al. // International Patent WO 93/10 935, 1993
  12. Особенности формирования соединения из разнородных алюминиевых сплавов Д19 и 1420 при фрикционной сварке линейных швов / Штрикман М. М., Филатов А. А., Гельман А. А., Бер. Л.Б. // Сварочное производство. 2005. № 1.
  13. Heat inputs and mechanical properties in friction stir welding / K. Aota, H. Okamura, E. Masakuni, H. Takai // 3rd International Symposium on friction stir welding. Kobe (Japan), 2001.
  14. Investigations on residual stresses in friction stir welds / C. Dalle Donne, E. Lima, J. Wegener et al. // 3rd International Symposium on friction stir welding. Kobe (Japan), 2001.
  15. Cost comparison of FWS and MIG welded aluminium panels / J. Mononen, M. Siren, H. Hanninen // 3rd International Symposium on friction stir welding. Kobe (Japan), 2001.
  16. Environmental comparison of FSW against MIG in aluminum Railway Rolling Stock / Wood M., Larsson S., Dahlstrom H // 3rd International Symposium on Friction Stir Welding. Kobe (Japan), 2001.
  17. Фрикционная сварка алюминиевых лейнеров металлокомпозитных баллонов высокого давления / Половцев В. А., Макаров Н. В., Шилло Г. В. и др. // Сварочное производство. 2007. № 12. С. 24−27.
  18. A. Meyer. Tailored welded blanks in the new Audi R8 // 6th International Symposium on Friction Stir Welding. Canada, 2006
  19. Self reacting pin tool application for railway car body assembly / Otsuka D., Sakai Y // 7th International Symposium on friction stir welding. Awaji Island (Japan), 2008. j
  20. Lohwasser D. Application of friction stir welding for aircraft industry // 2 International Symposium on friction stir welding, Sweden, 2000.
  21. Primary study on friction stir welding of the lightweight aircraft structures / G. Luan, Y. Ji, B. Jian // 6th International Symposium on Friction Stir Welding. Canada, 2006.
  22. Friction stir welding of aluminium alloys / Threadgill P., Leonard A., Shercliff H., Withers P. // International materials reviews. 2009. vol. 54. № 2. pp. 4993.
  23. Friction welding method / Masatoshi E., Tochigi O., Seiji T. et al. // European Patent Application 98 105 344.0, 1998.
  24. Method and apparatus for friction stir welding / Sarik D., Truax K. // United States Patent Application Publication № 2003/75 584 Al, 2003.
  25. H.M. Исследование влияния величины зазора между заготовками на качество соединения при фрикционной сварке // Сборник трудов IV всероссийской конференции молодых ученых и специалистов «Будущее машиностроения России». 2011. С. 109−110.
  26. R. Larsson. Welding assembly for friction stir welding // United States patent № 6 264 088 В1,2001.
  27. Apparatus and process for friction stir welding / Zettler R., Sheikhi S., Beyer M. et al. // United States Patent Application Publication № 2006/289 603, 2006.
  28. Development of friction stir powder processing (FSPP) for prevention of defect formation and control of mechanical properties / Fujii H., Inada K., Su Y. et al. // 8th International Symposium on Friction Stir Welding, German, 2010
  29. Friction stir welding method and method for manufacturing car body / Ezumi M., Fukuyori K. // United States Patent Application Publication № 2002/92 888 Al, 2002.
  30. Method and apparatus for friction stir welding / Ishida R., Fukuyori K., Okada N. // United States Patent Application Publication № 2003/192 941 Al, 2003.
  31. P. Colegrove. 3 Dimensional flow and thermal modeling of friction stir welding process // 2nd International Symposium on friction stir welding, Sweden, 2000.
  32. Arc-enhanced friction stir welding / Kou S., Cao G. // United States Patent № 7,078,674 B2, 2006.
  33. F. Palm. Laser supported friction stir welding method // United States Patent № 6,793,118 B2, 2004.
  34. Friction stir welding method / Aota K., Okamura H., Sato K. // United States Patent Application Publication № 2004/118 899 Al, 2004.
  35. Method and apparatus for friction stir welding / Knipstrom K., Malm A. // United States Patent № 7,150,389 Bl, 2006.
  36. Butt weld and method of making using fusion and friction stir welding / Fairchaild D., Ford S., Kumar A., et. al. // United States Patent Application Publication № 2010/159 265 Al, 2010.
  37. K. Colligan. Weld root closure method for friction stir welds // European patent application //0 810 054 Al, 1997.
  38. M.M. Штрикман. Способ сварки трением. Патент РФ № 2 173 619 С1, 2001 г.
  39. Способ сварки трением вращающимся диском и устройство для его осуществления / Патон Б. Е., Лобанов Л. М., Ищенко А. Я., Лысак В. В. // Патент Украины № UA 69 459 С2, 2004.
  40. Способ фрикционной сварки вращающимся дисковым инструментом / Штрикман М. М., Сироткин О. С. // Патент РФ № 2 314 902, 2008.
  41. Способ комбинированной фрикционной сварки / Штрикман М. М., Сироткин О. С., Мацнев В. Н., Кащук Н. М. // Заявление о выдаче патента РФ на изобретение № 2 011 115 606 от 21.04.2011.
  42. Комбинированная фрикционная сварка / М. М. Штрикман, Н. М. Кащук // Сварочное производство. 2011. № 12. С. 25−28.
  43. Инструмент для фрикционной дисковой сварки / Штрикман М. М., Кащук Н. М. // Заявление о выдаче патента РФ на полезную модель № 2 011 152 462 от 22.12.2011.
  44. Н.Н. Расчеты тепловых процессов при сварке. М.: Машгиз, 1951.296 с.
  45. Fundamental characterization of Friction Stir Welding / J. Record, J. Covington, T. Nelson, C. Sorensen // 5th International Symposium of friction stir welding. Metz (France), 2004.
  46. Modeling of the heat flow phenomena in friction stir welding of aluminum alloys / F. Frigaard, F. Grong, O.T. Midling // INALCO 98, TWI, Cambridge, U.K., 1998
  47. P. 3 Dimensional Flow and Thermal Modelling of the Friction Stir Process //2nd International Symposium on Friction Stir Welding. Sweden, 2000
  48. Schmidt H.B. and Hattel J.H. A thermal-pseudo-mechanical model for the heat generation in Friction Stir Welding // 7th International Symposium on Friction Stir Welding, Japan, 2008
  49. Gould, J.E., Feng Z., Heat Flow Model for Friction Stir Welding of Aluminum Alloys // Journal of Materials Processing and Manufacturing Science. 1998. № 7. pp. 185−194
  50. Torque based weld power model for friction stir welding / J. Pew, T. Nelson, C. Sorensen // Science and technology of welding and joining. 2007. № 12. pp. 341−347
  51. Russel M.J., Shercliff H.R. Analytical Modelling of Friction Stir Welding // INALCO 98, TWI, Cambridge, U.K., 1998.
  52. Friction Stir Welding and Processing / R.S. Mishra, M.W. Mahoney -ASM International, Materials Park, Ohio, 2007 352 p.
  53. Heat input and temperature distribution in friction stir welding / W. Tang, X. Guo, J.C. McClure etc // Journal of Materials Processing and Manufacturing Science. 1998. № 7. pp. 163−172.
  54. В.И. Сварка металлов трением. JI.: Машиностроение, 1970.175 с.
  55. Prediction of temperature distribution and thermal history during friction stir welding: input torque based model / M.Z. Khandkar, J.A. Khan, A.P. Reynolds // Science and Technology of Welding and Joining. 2003. 8. pp. 165−174
  56. Thermo-Mechanical FE Modelling of Friction Stir Welding of AL-2024 including Tool Loads / Q. Shi, T. Dickerson, H.R. Shercliff // 4th International Symposium on Friction Stir Welding. Utah (USA), 2003
  57. Influence of friction stir welding parameters on the power input and temperature distribution in aluminium alloys / A. Simar, T. Pardoen, B. Meester // 5th International Symposium on Friction Stir Welding. Metz (France), 2004
  58. Pew J.W. A torque-based weld power model for Friction Stir Welding // A thesis submitted for the degree of Master of Science. Brigham Young University. 2006.
  59. Программный комплекс «Сварка» инструмент для решения практических задач сварочного производства / Куркин А. С., Макаров Э. Л. // Сварка и диагностика. 2010. № 1. С. 16 — 24.
  60. Prediction of temperature distribution and thermal history during friction stir welding: input torque based model / M.Z. Khandkar, J. A. Khan, A.P. Reynolds // Science and Technology of Welding and Joining. 2003. 8. pp. 165−174
  61. Справочник по конструкционным материалам: Справочник Б. Н. Арзамасов, Т. В. Соловьева, С. А. Герасимова и др.- Под. ред. Б. Н. Арзамасова, Т. В. Соловьевой. М.: Изд-во МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2005. — 640 с.
  62. А.С. Разработка методов анализа и проектирования сварочной технологии на основе компьютерного моделирования термодеформационного и структурного состояния сварных конструкций: Дисс.. докт. техн.техн. наук: 05.03.06. М., 1999. — 317 с.
  63. Моделирование тепловых процессов при фрикционной сварке / Макаров Э. Л., Королев С. А., Штрикман М. М., Кащук Н. М. // Сварка и диагностика. 2010. № 3.
  64. Определение тепловых напряжений и деформаций при фрикционной сварке трехслойных панелей из алюминиевых сплавов / М. М. Штрикман, Н. М. Кащук // Электронный журнал «Труды МАИ». Выпуск № 43. 2011.
  65. Способ комбинированной фрикционно-дуговой сварки / Штрикман М. М., Кащук Н. М. // Заявление о выдаче патента РФ на изобретение № 2 011 127 789 от 07.07.2011.
  66. Способ комбинированной фрикционной сварки тавровых соединений/ Мацнев В. Н., Штрикман М. М., Кащук Н. М. // Заявление о выдаче патента РФ на изобретение № 2 011 140 554 от 06.10.2011.
  67. Фрикционная сварка тавровых соединений листовых конструкций из алюминиевых сплавов / М. М. Штрикман, A.B. Пинский, Н. М. Кащук // Сварочное производство. 2010. № 12. С. 3−7.
Заполнить форму текущей работой

Сдать сессию!