<!DOCTYPE article
PUBLIC "-//NLM//DTD JATS (Z39.96) Journal Publishing DTD v1.4 20190208//EN"
       "JATS-journalpublishing1.dtd">
<article xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink" xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance" article-type="research-article" dtd-version="1.4" xml:lang="en">
 <front>
  <journal-meta>
   <journal-id journal-id-type="publisher-id">Science intensive technologies in mechanical engineering</journal-id>
   <journal-title-group>
    <journal-title xml:lang="en">Science intensive technologies in mechanical engineering</journal-title>
    <trans-title-group xml:lang="ru">
     <trans-title>Наукоёмкие технологии в машиностроении</trans-title>
    </trans-title-group>
   </journal-title-group>
   <issn publication-format="print">2223-4608</issn>
  </journal-meta>
  <article-meta>
   <article-id pub-id-type="publisher-id">26800</article-id>
   <article-id pub-id-type="doi">10.30987/article_5c7434f72d98d2.34602439</article-id>
   <article-categories>
    <subj-group subj-group-type="toc-heading" xml:lang="ru">
     <subject>Наукоёмкие технологии при сборке машин</subject>
    </subj-group>
    <subj-group subj-group-type="toc-heading" xml:lang="en">
     <subject>Science intensive technologies in machine assembly</subject>
    </subj-group>
    <subj-group>
     <subject>Наукоёмкие технологии при сборке машин</subject>
    </subj-group>
   </article-categories>
   <title-group>
    <article-title xml:lang="en">Case shell joint at short-term creep</article-title>
    <trans-title-group xml:lang="ru">
     <trans-title>Соединение корпусных обечаек при кратковременной ползучести</trans-title>
    </trans-title-group>
   </title-group>
   <contrib-group content-type="authors">
    <contrib contrib-type="author">
     <contrib-id contrib-id-type="orcid">https://orcid.org/0000-0001-8757-9411</contrib-id>
     <name-alternatives>
      <name xml:lang="ru">
       <surname>Чудин</surname>
       <given-names>Владимир Николаевич</given-names>
      </name>
      <name xml:lang="en">
       <surname>Chudin</surname>
       <given-names>Vladimir Nikolaevich</given-names>
      </name>
     </name-alternatives>
     <email>vladimir-chudin@yandex.ru</email>
     <bio xml:lang="ru">
      <p>доктор технических наук;</p>
     </bio>
     <bio xml:lang="en">
      <p>doctor of technical sciences;</p>
     </bio>
     <xref ref-type="aff" rid="aff-1"/>
    </contrib>
   </contrib-group>
   <aff-alternatives id="aff-1">
    <aff>
     <institution xml:lang="ru">Российский университет транспрота (МИИТ)</institution>
     <city>Москва</city>
     <country>Россия</country>
    </aff>
    <aff>
     <institution xml:lang="en">Russian University of Transport (MIEC)</institution>
     <city>Moscow</city>
     <country>Russian Federation</country>
    </aff>
   </aff-alternatives>
   <volume>2019</volume>
   <issue>3</issue>
   <fpage>39</fpage>
   <lpage>42</lpage>
   <self-uri xlink:href="https://naukaru.ru/en/nauka/article/26800/view">https://naukaru.ru/en/nauka/article/26800/view</self-uri>
   <abstract xml:lang="ru">
    <p>Предложены технологическая схема и соотношения для расчета технологии соединения давлением обечаек. Использован метод баланса работ. Приняты уравнения состояний материала в условиях пластичности и кратковременной ползучести. Даны результаты расчетных и технологических работ.</p>
   </abstract>
   <trans-abstract xml:lang="en">
    <p>A technological system and proportions for the technology computation of shell pressure joint are offered. A method of work balance is used. The equations of material state under conditions of the plasticity and short-term creep are adopted. The results of computation and technological works are given.</p>
   </trans-abstract>
   <kwd-group xml:lang="ru">
    <kwd>пластичность</kwd>
    <kwd>ползучесть</kwd>
    <kwd>работа внешних и внутренних сил</kwd>
    <kwd>прессовое давление</kwd>
    <kwd>время выдержки и релаксации</kwd>
   </kwd-group>
   <kwd-group xml:lang="en">
    <kwd>plasticity</kwd>
    <kwd>creep</kwd>
    <kwd>work of internal external forces</kwd>
    <kwd>press pressure</kwd>
    <kwd>time of delay and relaxation</kwd>
   </kwd-group>
  </article-meta>
 </front>
 <body>
  <p>Ряд корпусных узлов летательных аппаратов (обтекатели, топливные емкости, клапаны и др.) изготавливают из обечаек и входящих элементов, которые соединяют неразъемно сваркой плавлением. Сварка плавлением понижает прочность конструкций и не всегда обеспечивает требуемую герметичность соединения. В этой связи перспективны процессы соединения давлением [1]. Процессы реализуют на гидропрессовом оборудовании с нагревом зоны соединения до 0,4…0,6 температуры плавления материалов. Соединение происходит на диффузионном уровне без плавления зерен материалов, т.е. в твердой фазе. Режимы технологии зависят от температурно-скоростных условий процесса. Этот фактор связан с проявлением вязких свойств (ползучести) нагретого материала, находящегося под внешним давлением [2]. Технология сварки давлением состоит из сборки входящих деталей, осадки, выдержки во времени под давлением, разгрузки. Расчетно-технологическая схема соединения  по торцам двух оболочек показана на рис. 1. Рис. 1Рассмотрим процесс поэтапно.Локальная осадка. Осадка сборки в зоне сварки производится давлением гидропресса на величину рабочего хода  . Рассчитаем деформационные и силовые параметры осадки. Используем метод работ в соответствии с энергетическим уравнением равновесия [3]: .                                       (1)Здесь  ,   ‒ работа внешних и внутренних сил соответственно;   ‒ давление осадки;   ‒ интенсивности напряжений и деформаций;   ‒ величина осадки;   ‒ площадь приложения давления;   ‒ объем зоны деформаций.                                                                                                                  Состояние деформируемого материала при кратковременной осадке является жестко- пластическим, что определяется уравнением                                                                                                                                 ,                                                         (2)где   ‒ константы упрочнения материала. Схему деформаций считаем плоской, т.е. , ,                                                 (3)где  ,   ‒ радиальная деформация и деформация по высоте;   ‒ текущий радиус точки в зоне осадки;  ,   ‒ внутренний и внешний радиусы заготовки. В соответствии с уравнением (2) и выражением (3) имеем .                                                 (4)Работа внешних сил определяется как ,                                                 (5)где   ‒ внешний радиус зоны  деформаций после осадки;  ;   ‒ высота зоны деформаций до и после осадки.Работу внутренних сил представим в соответствии с уравнением (3) с учетом выражения (4) соотношением .   (6)Здесь  .Давление осадки получим в соответствии с уравнением (1) при подстановке выражений (5), (6) в следующем виде: .                                 (7)Выдержка под давлением. На следующем этапе технология предусматривает выдержку заготовок под давлением. Давление осадки может быть уменьшено при  увеличении длительности выдержки. На данном этапе интенсивность напряжений постоянна и  определяется выражением (4).  Развиваются деформации ползучести. Состояние материала при этом определяется как кратковременная ползучесть при полученной пластической деформации осадки (3):  .                                   (8)Здесь   ‒ интенсивности накопленных конечных деформаций и их скоростей;   ‒ интенсивность пластических деформаций (3);   ‒ интенсивность скоростей деформаций ползучести;   ‒ время.Так как на данном этапе ;  , то  то из уравнения (8) следует, что ,                                   (9)где  -                               (10) ‒ интенсивность деформаций ползучести;   ‒ конечная высота зоны деформации после выдержки;  ,   ‒ константы ползучести материала.Ползучесть материала происходит при ходе    и накладывается на пластическую деформацию в зоне осадки. Длительность этапа ползучести определяется по уравнению (9) при подстановке выражения (10), т.е. .                                       (11)Релаксация напряжений. После окончания времени выдержки (11) давление на заготовки снимают. При этом, следовательно, ;  и уравнение (8) получает вид .                                          (12)Происходит релаксация напряжений. В уравнение (12) внесем производную по времени уравнения (2). С учетом уравнения (9) после интегрирования получим время релаксации напряжений:  .                            (13) Таким образом, процесс заканчивается при конечной осадке: и полностью снятом напряжении.Готовое изделие охлаждается и извлекается из оснастки.Технологические данные. Расчеты выполнены применительно к соединению давлением двух обечаек из алюминиевого сплава АМг6 при температуре 500 °С и полусфер из титанового сплава ВТ14 при 900 °С. Размеры заготовок:   мм;   мм; высоты зоны деформаций:   мм;   мм;   мм. Рабочий ход при осадке  = 2,0 мм; при ползучести  =1,0 мм. Константы уравнений приняты по данным работы [2].Процесс состоит из следующих операций:‒ подготовка заготовок (травление, меднение и др.) и сборка составных элементов изделия;‒ вакуумирование и нагрев сборки в оснастке;‒ локальная осадка;‒ выдержка под давлением;‒ разгрузка в закрытой оснастке;‒ охлаждение и съем изделия;‒ контроль качества. Технологические работы проводили на гидропрессе мод. ДБ2432. Зону сварки нагревали кольцевым индуктором ТВЧ. Параметры технологии по этапам процесса приведены в табл. 1.Табл. 1Качество сварки по прочности и герметичности соответствовало требованиям эксплуатации. Образцы корпусных изделий представлены на рис. 2. Рис. 2                          ВыводСоединение обечаек давлением в твердой фазе эффективно для изготовления корпусов изделий ответственного назначения. Технология процесса проводится поэтапно: осадка, выдержка под давлением, разгрузка. При этом должны быть обеспечены режимы процесса по деформации, давлению, времени. </p>
 </body>
 <back>
  <ref-list>
   <ref id="B1">
    <label>1.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Чудин, В.Н. Наукоемкая технология соединения давлением листовых деталей // Наукоемкие технологии в машиностроении. - 2017. - №3(69). - С. 45-47.</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Chudin, V.N. Science intensive technology of sheet steel connection by pressure // Science Intensive Technologies in Mechanical Engineering. - 2017. - No. 3(69). - pp. 45-47.</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B2">
    <label>2.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Изотермическое деформирование высокопрочных анизотропных материалов / Яковлев, С.П., Чудин, В.Н. и др. - М.: Машиностроение, 2003. - 427с.</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Isothermal Deformation of High Strength Anisotropic Materials / Yakovlev, S.P., Chudin, V.N. et al. - M.: mechani-cal Engineering, 2003. - pp. 427.</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B3">
    <label>3.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Теория обработки металлов давлением: Учебник для вузов / В.А. Голенков, С.П. Яковлев, С.А. Головин, С.С. Яковлев, В.Д. Кухарь; под ред. В.А. Голенкова, С.П. Яковлева. - М.: Машиностроение, 2009. - 442 с.</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Theory of Metal Pressure Forming: college textbook / V.A. Golenkov, S.P. Yakovlev, S.A. Golovin, S.S. Yakovlev, V.D. Kukhar; under the editorship of V.A. Golenkov, S.P. Yakovlev. - M.: Mechanical Engineering, 2009. - pp. 442.</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B4">
    <label>4.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Работнов, Ю.Н. Механика деформируемого твердо-го тела. -  М.: Наука, 1979. - 744 с.</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Rabotnov, Yu.N. Mechanics of Deformable Solid. - M.: Science, 1979. - pp. 744.</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
  </ref-list>
 </back>
</article>
