Исследование влияния геометрии детали на закон повышения давления формующего газа с применением компьютерного моделирования
Журнал: Нанотехнологии в строительстве: научный интернет-журнал @nanobuild
Рубрика: Системные решения технологических проблем
Статья в выпуске: 5 т.18, 2026 года.
Бесплатный доступ
Введение. В настоящее время в промышленности для изготовления сложнопрофильных тонкостенных деталей, а также элементов полой конструкции используется метод сверхпластической формовки (СПФ). Для повышения эффективности процесса СПФ целесообразным является предварительное формирование в материалах наноструктурного состояния. Значительное влияние на точность геометрии детали, качество конечного изделия и продолжительность производственного процесса оказывает подача формующего газа, реализуемая с использованием газораспределительной системы (ГРС). Одним из ключевых аспектов работы ГРС является выявление оптимальных режимов подачи газа для деталей с различной геометрией. Компьютерное моделирование процесса СПФ позволяет анализировать режимы формовки без необходимости проведения дорогостоящих и длительных реальных экспериментов. Исследование направлено на выявление зависимости между повышением давления формующего газа и геометрией детали. Методы и материалы. Моделирование и конечноэлементный анализ (КЭ анализ) СПФ деталей типа «купол» из титанового сплава ВТ-6 с различной толщиной заготовок и геометрией проводилось с помощью программного комплекса MSC Marc. Результаты и обсуждение. Приводятся результаты КЭ анализа процесса СПФ. В ходе проведения исследований установлено, что при изменении толщины заготовки графики подачи формующего газа не изменяют своего характера поведения, но при этом изменяется их масштаб. То есть при сохранении времени протекания основных этапов формовки значительно увеличивается давление формовочного газа, что приводит к повышению скорости подачи формовочного газа. На графиках подачи формовочного газа можно выделить три этапа, и рост давления газа между этапами происходит нелинейно. В зависимости от формы детали данные этапы могут отличаться. Заключение. Полученные зависимости подачи газа позволяют сформировать опыт работы с технологическим процессом формовки различных деталей, а также выявить требования для разработки перспективных систем газораспределения.
Короткий адрес: https://sciup.org/142249002
IDS: 142249002 | УДК: 621.77 | DOI: 10.15828/2075-8545-2026-18-5-657-672
Study of the effect of part geometry on the pressure rise law of the forming gas using computer simulation
Introduction. Currently, in the industry, the method of superplastic molding (SPM) is used to manufacture complex-profile thinwalled parts, as well as elements of a hollow structure. To increase the efficiency of the SPM process, it is advisable to pre-form a nanostructured state in materials. The accuracy of the part geometry, the quality of the final product and the duration of the production process are significantly affected by the supply of forming gas using a gas distribution system (GDS). One of the key aspects of GDS operation is the identification of optimal gas supply modes for parts with different geometries. Computer modeling of the SPM process allows you to analyze molding modes without the need for expensive and lengthy real experiments. The study is aimed at identifying the relationship between the pressure increase of the forming gas and the geometry of the part. Methods and materials. Modeling and finite element analysis (FE analysis) of SPM parts of the "dome" type made of titanium alloy VT-6 with different thickness of workpieces and geometry was carried out using the MSC Marc software package. The results and discussion are given. The results of the FE analysis of the SPM process are given. In the course of research, it was found that when the thickness of the billet changes, the graphs of the forming gas supply do not change their behavior, but their scale changes. That is, while maintaining the running time of the main forming steps, the pressure of the forming gas is significantly increased, resulting in an increase in the supply rate of the forming gas. Three steps can be distinguished in the molding gas supply plots, and the gas pressure rise between the steps is non-linear. Depending on the shape of the part, these steps may vary. Conclusion. The obtained gas supply dependencies make it possible to form experience in working with the technological process of molding various parts, as well as to identify requirements for the development of promising gas distribution systems.
