Техника - молодёжи 1987-01, страница 31

Допустим, необходимо получить панель для самолетного крыла, ребра которой должны быть упрочнены накладками из высокопрочного материала. Эти накладки помещают в матрицу, профиль которой соответствует профилю панели. Затем устанавливают листовую заготовку и производят ее газостатическую формовку. При заполнении каналов матрицы металл заготовки входит в плотный контакт с материалом накладок.Давление, температура, а также сверхпластическое состояние металла создают благоприятные условия для процессов диффузии. Из матрицы извлекают готовое изделие, полученное за одну-единственную операцию.

Еще один плюс установок для сверхпластической формовки — они полностью отвечают требованиям серийного производства. Процесс легко автоматизировать, роботизировать. Первые подобные устройства разработаны совместно Московским институтом стали и сплавов и институтом Гипроцвет-метобработка. Они внедрены на ряде предприятий для производства декоративных изделий и других товаров народного потребления.

ЗАМЕНА АЛМАЗУ

При изготовлении проволоки заготовку протягивают через волоку — весьма дорогостоящий инструмент из твердого сплава, а иногда и из алмаза. Волока довольно быстро истирается, и потому срок ее службы недолог. Вообще говоря, на всех операциях, связанных с обработкой металлов давлением — прокатке, прессовании, ковке, штамповке,— проблема долговечности оборудования необычайно остра. Раз инструмент контактирует с обрабатываемым материалом, значит, возникает трение, ускоряющее износ.

Используя сверхпластичность, оказывается, можно формировать металл, даже не прикасаясь к нему!

Возьмем то же волочение. Заготовку, концы которой зажаты захватами, помещают в кольцевой индуктор. Он нагревает ограниченную ее зону до заданной температуры, металл здесь размягчается и при незначительном усилии начинает растягиваться. Когда достигнута нужная степень деформации, индуктор перемещают вдоль заго

товки. Он нагревает следующий участок металла, который так же растягивается... Можно делать и наоборот: перемещать заготовку, оставляя индуктор неподвижным. Результат будет тот же. Поскольку при такой обработке нет трения, заготовку можно деформировать равномерно, а следовательно, качество изделия везде одинаково. Таким бесконтактным и безызнос-ным волочением несложно получать детали с переменным сечением с плавной или ступенчатой конфигурацией. Надо лишь соответствующим образом управлять усилием вытяжки, перемещением нагревателя.

НЕОБЫЧНЫЙ ПРЕСС

Металлы, как известно, увеличивают объем при нагревании. Это зачастую приводит к нежелательным последствиям. Тепловое расширение рельсов, трубопроводов и других конструкций не позволяет делать их целостными, заставляет встраивать между их звеньями различного рода компенсаторы. Особо точное механическое оборудование и электронная аппаратура вообще не способны работать даже при небольших колебаниях температуры, и для них создают особый микроклимат.

Теперь и у этого «строптивого» эффекта есть полезная работа. На основе исследований по сверхпластическому деформированию создан термоупругий пресс. Принцип его работы прост. В рабочий контейнер устанавливают сердечник с надетой на него заготовкой (она оказывается в зазоре между ними). Сердечник нагревают, он, естественно, расширяется, выбирает зазор, после чего начинает давить на подогретый до сверхпластического состояния металл, заставляя его заполнять все выпуклости и впадины на поверхностях контейнера и сердечника. После остывания узлов пресса из него извлекают полностью готовую деталь.

Традиционная технология с последующим механическим, химическим или электрохимическим фрезерованием связана с безвозвратной потерей от 80 до 95% материала заготовки. Штамповка же на термоупругих прессах практически безотходна, повышает качество изделий, снижает трудоемкость процесса.

ВИРТУОЗНО И БЕЗОТХОДНО

При крупносерийном производстве часто применяют так называемую объемную штамповку. Под действием пресса заготовка заполняет полость, вырезанную в штамп-инструменте, и формируется готовое изделие. Этот процесс хорошо поддается автоматизации. Всем он хорош, если бы не весьма существенный недостаток: увы, точность формообразования весьма невысока. Даже выверенная технология не исключает большого количества отходов. При механической доводке изделия в стружку уходит до 20% металла.

Но вот при объемной штамповке пластмасс отходов почти нет. Понятно почему: полимеры обладают высокой пластичностью, позволяющей им легко принимать любую заданную форму. Возможно, именно этот пример натолкнул исследователей на мысль использовать сверхпластичность металла при объемной штамповке. Так или иначе, но уже первые опыты дали высокие результаты. Полость штампа целиком заполнялась металлом. На полученных деталях не было задиров и трещин. Чистота их поверхности точно соответствовала чистоте поверхности штампа. Расход материала снизился более чем в 2 раза по сравнению с обычной точной штамповкой.

Исключительная податливость сверхпластичного металла позволила применить для его обработки и технологию, напоминающую литье под давлением. Материал заготовки продавливают через каналы в полость штампа. Здесь он принимает нужную форму. Причем заготовку можно «разливать» по нескольким каналам, получая на мощном оборудовании сразу набор, партию деталей.

Специалисты создали ряд технологических процессов штамповки изделий из металлов в состоянии сверхпласткчности — арматуры и облицовки автомобилей, поршней двигателей внутреннего сгорания, турбинных дисков и лопаток.

Сегодня, конечно же, невозможно предвидеть все разнообразнейшие области и устройства, где сверхпластичность принесет успех. Но и тех немногих примеров, которые мы привели, достаточно, чтобы понять, насколько плодотворным может быть научное открытие, как много уникальных возможностей оно сулит для практики.

29

t