Computer design of imitation compressor blade isothermal forging

Abstract

Уфимский государственный авиационный технический университет, Уфа, Россия Аннотация Сложная геометрическая форма компрессорных лопаток обуславливает применение комплексного подхода к проектированию технологий штамповки поковок лопаток. Этот комплексный подход включает геометрическое моделирование поковки лопатки, компьютерное моделирование пластического формоизменения заготовки в штампе и напряженно-деформированного состояния инструмента; 3D геометрическое проектирование штампов и изготовление штампового инструмента с применением станков с числовым программным управлением. Использование комплексного подхода при разработке технологии изотермической штамповки заготовок лопаток позволяет сократить сроки подготовки производства, повысить качество поковок и стойкость штампов. Проектирование трехмерных параметрических ассоциативных математических моделей с применением различных CAD систем обеспечивает повышение качества разработки конструкторской документации на штамповую оснастку. Компьютерное моделирование течения металла в штампе позволяет спрогнозировать появление таких дефектов при штамповке, как зажимы и складки, полноту заполнения гравюры штампа, оптимальное положение детали относительно неподвижной системы координат, обеспечивающее приемлемые норму расхода металла при проектировании поковки и нагрузку на штамп. Для компьютерного моделирования течения металла в формоизменяющих операциях использовали кривые упрочнения жаропрочного алюминиевого сплава Al-5.3Cu-0.8Mg-0.5Ag-0.3Mn-0.15Zr, предварительно полученные осадкой стандартных образцов при температуре 420°С и различных скоростях деформирования, соответствующих интервалам скорости деформации и степени деформации, определенным предварительным моделированием формоизменения заготовки в формоизменяющих операциях технологии. Изготовление штамповой оснастки с применением станков с числовым программным управлением гарантирует высокую точность геометрической формы инструмента. В работе исследовано пластическое формоизменение заготовки в операциях закрытая осадка, прямое выдавливание, закрытая штамповка. Определены моделированием рациональная форма и размеры заготовки после всех формоизменяющих операций обработки давлением. Приведены успешные результаты опытной штамповки поковки имитатора лопатки по технологии, разработанной с применением комплексного подхода к проектированию в производственных условиях. Ключевые слова: компьютерная оптимизация, компьютерное моделирование, изотермическая штамповка, жаропрочный алюминиевый сплав.