Influence of Technology of Hot Forming of Plates from Aluminum Alloys Al-Cu-Li-Zn and Al-Zn-Mg-Cu on Resistance to Fatigue Fracture

ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ Том 22 № 4 2020 94 МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ Влияние технологии горячего формообразования плит из алюминиевых сплавов В -1461 (Al-Cu-Li-Zn) и В 95 (Al-Zn-Mg-Cu) на сопротивление усталостному разрушению Кирилл Захарченко 1, 2, a, * , Владимир Капустин 2, 1, b , Алексей Ларичкин 1, 3, c , Ярослав Лукьянов 1, d 1 Институт гидродинамики им . М . А . Лаврентьева СО РАН , пр . Академика Лаврентьева , 15, г . Новосибирск , 630090, Россия 2 Новосибирский государственный технический университет , пр . К . Маркса , 20, г . Новосибирск , 630073, Россия 3 Новосибирский национальный исследовательский государственный университет , ул . Пирогова , 1, г . Новосибирск , 630090, Россия a https://orcid.org/0000-0003-2626-6184, zaharchenkok@mail.ru , b https://orcid.org/0000-0001-6124-2503, macler06@mail.ru , c https://orcid.org/0000-0002-7306-9522, larichking@gmail.com, d https://orcid.org/0000-0003-4526-9399, lukyanov@hydro.nsc.ru Обработка металлов ( технология • оборудование • инструменты ). 2020 Том 22 № 4 с . 94–109 ISSN: 1994-6309 (print) / 2541-819X (online) DOI: 10.17212/1994-6309-2020-22.4-94-109 Обработка металлов ( технология • оборудование • инструменты ) Сайт журнала : http://journals.nstu.ru/obrabotka_metallov ИНФОРМАЦИЯ О СТАТЬЕ УДК 539.389:539.43: 621.77.07 История статьи : Поступила : 11 августа 2020 Рецензирование : 26 августа 2020 Принята к печати : 14 сентября 2020 Доступно онлайн : 15 декабря 2020 Ключевые слова : Алюминиево - литиевый сплав Упругопластическое деформирование Деформационные характеристики Ползучесть Формообразование Структура Метод ускоренной оценки сопротив - ления усталостному разрушению Метод конечных элементов Финансирование : Исследование выполнено при фи - нансовой поддержке РФФИ и Ново - сибирской области в рамках научно - го проекта № 19-48-543028. Благодарности : Авторы выражают благодарность ведущему инженеру - технологу фи - лиала ПАО « Компания « Сухой » « НАЗ им . В . П . Чкалова », кандидату технических наук Галине Апсатта - ровне Раевской за консультацию в работе . 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 , легирован - ных 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 про - цессы ползучести и материал переходит в состояние , близкое к сверхпластичности . Цель работы : оценка влияния обработки алюминиевых сплавов В -1461 (Al-Cu-Li-Zn) и В 95 (Al-Mg-Zn-Cu) давле - нием в режиме ползучести на прочность . В работе исследовано влияние технологии обработки дав - лением алюминиевых сплавов В -1461 и В 95 на сопротивление усталостному разрушению . Методы . В работе используется метод , позволяющий определить предельные напряжения при помощи диа - грамм 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 по - верхности после формования . Выполнена фрактография излома образцов сплавов В -1461 и В 95 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 В 95. Выполнено формообразование толстых плит в режиме ползучести . Более 80 % поверхности плиты отформовано с отклонением менее 1 мм от целе - вого размера . Проведены усталостные испытания образцов , изготовленных из отформованных пане - лей сплавов В -1461 и В 95, построены усталостные кривые . Фрактография поверхности усталостного излома показала наличие окислов у образцов сплава В -1461 в отличие от сплава В 95. Обсуждаются результаты испытаний на усталость , показывающие , что характеристики технологического процес - са формообразования и термообработки не ухудшают усталостные свойства исследованных сплавов . Сравнительные испытания показали , что сплав В -1461 имеет более высокие усталостные характери - стики . Математическое моделирование показало , что использование закона установившейся ползуче - сти 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 . Для цитирования : Влияние технологии горячего формообразования плит из алюминиевых сплавов В -1461 (Al-Cu-Li-Zn) и В 95 (Al-Zn-Mg-Cu) на сопротивление усталостному разрушению / К . В . Захарченко , В . И . Капустин , А . Ю . Ларичкин , Я . Л . Лукьянов // Обработка металлов ( технология , оборудование , инструменты ). – 2020. – Т . 22, № 4. – С . 94–109. – DOI: 10.17212/1994-6309-2020- 22.4-94-109. ______ * Адрес для переписки Захарченко Кирилл Владимирович , к . т . н ., ст . преподаватель Новосибирский государственный технический университет , пр . К . Маркса , 20, 630073, г . Новосибирск , Россия Тел .: +7 (383) 346-17-64, e-mail: zaharchenkok@mail.ru