Оптимизация геометрии характерного сечения сложнопрофильной тонкостенной заготовки исходной геометрии методами моделирования и конечно-элементного анализа

Аннотация

Применение технологии сверхпластической формовки (СПФ) имеет широкий круг применения: от сложнопрофильных корпусных деталей до многослойных пространственных структур, изготавливаемых за один формовочный переход. Одним из основных недостатков СПФ являет разнотолщинность получаемых деталей ввиду большой вытяжки материала, зачастую усложненную конструктивным исполнением детали. Решением данной задачи является применение моделирования, позволяющего провести расчет, выявить характерные дефекты и оптимизировать заготовку с целью получения детали требуемой геометрии. В работе рассмотрены вопросы, связанные с моделированием изготовления деталей методом диффузионной сварки (ДС) с последующей СПФ и проведением конечно-элементного анализа операции «изотермическая гибка» и последующей СПФ входной защитной кромки композитной лопатки газотурбинного двигателя, изготовленной из титанового сплава ВТ6. В качестве программного комплекса для моделирования выбран программный пакет MSC Marc. Произведены моделирование и конечно-элементный анализ технологических процессов изотермической гибки (крутки), ДС и СПФ входной защитной кромки композитной лопатки. По результатам моделирования и конечно-элементного анализа для предотвращения нарушения внутренней геометрии детали в виде грубого деформирования технологического радиуса предложено использование проволоки круглого постоянного сечения диаметром 3,1 мм из нержавеющей стали с нанесенным на нее антидиффузионным покрытием. Подобраны оптимальная геометрия внутренней полости пакета заготовок и параметры вкладываемой проволоки.