Контроль технологических параметров процесса штамповки оребрённых панелей: использование средств измерений и методов численного моделирования

Рассмотрены особенности контроля технологических параметров процесса изотермической штамповки оребрённых панелей, связанные со строгим соблюдением температурно-скоростных условий деформации. Показано, что для изготовления бездефектных панелей часто недостаточно контролировать технологические параметры только по результатам измерений датчиков температурных полей из-за погрешностей и внешних возмущений. Отмечено, что температуру металла в очаге деформации можно оценить только косвенно. По аналогии с фильтром Калмана предложен способ контроля технологических параметров процесса изотермической штамповки оребрённых панелей по совокупности результатов, полученных от датчиков и рассчитанных методом конечных элементов. Исследованы точность и скорость расчёта конечноэлементной модели штамповки в четырёх широко распространённых специализированных программных продуктах – DeForm, QForm, Forge NxT, Simufact Forming. При сравнении полученных при анализе данных подтверждена высокая степень достоверности результатов моделирования и показана потенциальная возможность контроля технологических параметров производства бездефектной продукции предложенным способом. Метод конечных элементов в двухмерной постановке задачи обеспечил приемлемую скорость численного моделирования при контроле хода операций в режиме реального времени. Полученные результаты актуальны для металлургических предприятий, где изготавливают ответственные детали для авиастроительной и космической отрасли, и поэтому предъявляются повышенные требования к производственным процессам по соблюдению диапазона допустимых изменений технологических параметров.

1. Ai Z. Y., Jiang Y. H., Zhao Y. Z., Mu J. J., Engineering Analysis with Boundary Elements, 2022, vol. 137, pp. 1–15. https://doi.org/10.1016/j.enganabound.2022.01.006

2. Галкин В. И., Васильев В. А., Палтиевич А. Р., Борунова Т. И., Шелест А. Е. К вопросу о возможности управления процессом изотермической штамповки бездефектных оребренных панелей из сплава 1420 // Технология лёгких сплавов. 2017. № 1. С. 84–90. https://elibrary.ru/zhdgpd

3. Peng L. X., Tao Y.-P., Li H.-Q., Mo G.-K., Mathematical Problems in Engineering, 2014, vol. 2014, 548708. https://doi.org/10.1155/2014/548708

4. Каблов Е. Н., Антипов В. В., Оглодкова Ю. С., Оглодков М. С. Опыт и перспективы применения алюминий-литиевых сплавов в изделиях авиационной и космической техники // Металлург. 2021. № 1. С. 62–70. https://elibrary.ru/emtleo

5. Rioja R. J., Liu, J., Metallurgical and Materials Transactions A, 2012, vol. 43, pp. 3325–3337. https://doi.org/10.1007/s11661-012-1155-z

6. Hajjioui E. A., Bouchaâla K., Faqir M., Essadiqi E., Heliyon, 2023, vol. 9, no. 3, e12565. https://doi.org/10.1016/j.heliyon.2022.e12565

7. Лукин В. И., Жегина И. П., Лавpенчук В. П., Базескин А. В., Котельникова Л. В. Влияние методов сваpки на пpочностные хаpактеpистики и хаpактеp pазpушения сваpных соединений сплава системы Al-Mg-Li // Сварочное производство. 2008. № 2. С. 3–6. https://elibrary.ru/kgmiqh

8. Raffeis I., Adjei-Kyeremeh F., Vroomen U., Richter S., Bührig-Polaczek A., Materials, 2020, vol. 13, no. 22, 5188. https://doi.org/10.3390/ma13225188

9. Rezaeifar H., Elbestawi M., Optics & Laser Technology, 2022, vol. 147, 107611 https://doi.org/10.1016/j.optlastec.2021.107611

10. Жаров М. В. Измерительно-управляющая система термокомпрессионного оборудования с регламентированными температурно-скоростными параметрами деформирования // Измерительная техника. 2022. № 12. С. 46–51. https://doi.org/10.32446/0368-1025it.2022-12-46-51

11. Кулак М. М., Мышляев М. М. Влияние ультразвуковых колебаний на структуру и механическое поведение алюминий-литиевого сплава при сверхпластической деформации // Металлы. 2022. № 1. С. 15–20.

12. Баженов М. Г., Галкин В. И., Жаров М. В., Зверлов Б. В., Лисов А. А., Орлов Л. С. Автоматизированная система управления термокомпрессионной установкой // Измерительная техника. 2003. № 1. С. 37–38. https://elibrary.ru/pdadpx

13. Li X., Qian L., Sun C. et al., The International Journal of Advanced Manufacturing Technology, 2021, vol. 114, pp. 2485– 2497. https://doi.org/10.1007/s00170-021-06956-0

14. Бойко С. В., Ларичкин А. Ю. Обратная задача формообразования оребренной панели // Прикладная механика и техническая физика. 2023. Т. 64. № 3(379). С. 216–226. https://doi.org/10.15372/PMTF202215214

15. Петров П. А., Фам Ван Нгок, Бурлаков И. А., Матвеев А. Г., Сапрыкин Б. Ю., Петров М. А. Построение кривых текучести алюминиевого сплава АМг5 на основе натурного и вычислительного экспериментов // Технология легких сплавов. 2022. № 2. С. 65–74. https://doi.org/10.24412/0321-4664-2022-2-65-74

16. Rihacek J., Peterkova E., Cisarova M., Kubicek J., MM Science Journal, 2020, vol. 2020, no. 1, pp. 3734–3739. https://doi.org/10.17973/MMSJ.2020_03_2019151

17. Cechura M., Hlaváč J., Volejnicek M., Kubec V., Advances in Mechanical Engineering, 2020, vol. 12, no. 11. https://doi.org/10.1177/1687814020970308

18. Li X., Huang Q., Luo X., Wang P., Applied Thermal Engineering, 2022, vol. 213, 118673. https://doi.org/10.1016/j.applthermaleng.2022.118673

19. Plogmeyer M., Kruse J., Stonis M. et al., Microsystem Technologies, 2021, vol. 27, pp. 3841–3850. https://doi.org/10.1007/s00542-020-05179-9

20. Durand C., Freund L., Baudouin C., Bigot R., Guérin J.-D., Comparison of different sensor technologies to monitor a forging process. Proceedings of 24th International Conference on Material Forming (ESAFORM 2021), Liège, Belgium, April 2021, 10 p. https://doi.org/10.25518/esaform21.1475