Введение
1 Анализ конструкторско-технологических решений в области создания неразъемных соединений в изделиях аэрокосмической техники 20
1.1 Анализ особенностей сварки трением как метода получения неразъемных соединений авиационных конструкций 20
1.1.1 Проблемы сварки авиационных материалов 20
1.1.2 Сварка трением в классификации процессов сварки 23
1.1.3 Базовая схема сварки трением с перемешиванием 25
1.2 Анализ теоретических исследований в области свариваемости авиационных материалов 27
1.3 Конструкторско-технологические решения при создании изделий авиационной и ракетно-космической техники 32
1.3.1 Технологические решения в авиастроении 32
1.3.2 Технологические решения в ракетно-космической технике 39
1.3.3 Трансфер технологии сварки трением с перемешиванием в отрасли транспортного машиностроения 42
1.4 Анализ преимуществ и технологических ограничений сварки трением с перемешиванием 45
Выводы по главе 1 49
2 Исследование влияния технологических режимов сварки трением перемешиванием на качество получаемых соединений 50
2.1 Методическое обеспечение исследований 50
2.1.1 Методика теоретических и экспериментальных исследований 50
2.1.2 Методика отработки технологического обеспечения сварки трением перемешиванием для аэрокосмических конструкций 51
2.2 Формирование сварного шва в процессах сварки трением с перемешиванием 53
2.2.1 Схема формирования сварного шва 53
2.2.2 Физико-механические явления в зоне сварки трением с перемешиванием 56
2.2.3 Определяющие технологические параметры и циклограммы процесса сварки трением с перемешиванием 57
2.2.4 Энергия пластического деформирования 66
2.2.5 Теоретический потенциал возможности высокоскоростной сварки трением с перемешиванием 71
2.3 Экспериментальная отработка режимов сварки трением с перемешиванием алюминиевых сплавов с возможностью высокоскоростной обработки 72
2.3.1 Отработка режимов сварки трением перемешиванием алюминиевых сплавов 72
2.3.2 Прочностные испытания сваренных образцов 77
2.3.3 Экспериментальная отработка режимов высокоскоростной сварки трением с перемешиванием 80
2.4 Экспериментальная отработка режимов сварки трением перемешиванием титанового сплава и жаропрочной стали 83
2.4.1 Свариваемые материалы 83
2.4.2 Выбор инструмента для отработки режимов сварки трением 84
2.4.3 Испытательное оборудование, средства измерения и контроля 86
2.4.4 Факторный эксперимент отработки технологических режимов 87
2.5 Оценка качества сварного шва по параметрам физико механическим параметрам 91
2.5.1 Анализ распределения микротвердости в сварном шве 91
2.5.2 Анализ остаточных напряжений 94
2.5.3 Распределение температурных полей 96
Выводы по главе 2 97
3 Методика конструкторско-технологической отработки инструмента повышенной стойкости для сварки трением перемешиванием жаропрочных материалов 99
3.1 Особенности конструкции инструмента для сварки трением перемешиванием 99
3.1.1 Конфигурации рабочих частей инструментов 99
3.1.2 Инструментальные материалы для сварки трением с перемешиванием 101
3.2 Оптимизация конструкции рабочей части инструмента для сварки трением с перемешиванием на основе численного моделирования вязкого течения материала в зоне обработки 103
3.2.1 Параметрическое моделирование конструкции инструмента с учетом физико-механических особенностей формирования шва 103
3.2.2 Моделирование тепломеханических и вязкотекучих процессов перемешивающей сварки трением 105
3.2.3 Экспериментальная отработка сварочного инструмента 109
3.2.4 Новые технические решения конструкции инструмента 112
3.3 Ресурсные испытания специального инструмента при сварке трением с перемешиванием жаропрочных материалов 114
3.3.1 Физико-механические и технологические требования, предъявляемые к инструменту 114
3.3.2 Экспериментальное определение ресурса инструмента различных инструментальных материалов 115
3.4 Реализация технологии изготовления высокотвердого инструмента сложной пространственной формы 120
Выводы по главе 3 124
4 Разработка специального оборудования и средств технологического оснащения перемешивающей сварки трением 126
4.1 Конструирование и проектирование установки высокоскоростной сварки трением 126
4.1.1 Функциональные требования к конструкции установки высокоскоростной сварки трением перемешиванием 126
4.1.2 Проектирование установки ВСТП 127
4.1.3 Изготовление установки 130
4.2 Технологические схемы сварки трением пространственных авиационных конструкций 134
4.2.1 Отработка технологической схемы сварки корпусов приборов 134
4.2.2 Отработка технологии сборки конструкций фюзеляжа самолета из экструдированных секций 138
4.2.3 Технологические схемы сварки трением кольцевых швов трубчатых заготовок 140
4.3 Проекты технологического оснащения сварки трением крупногабаритных конструкций ракетно-космической техники 143
4.3.1 Особенности технологического процесса изготовления топливных резервуаров 143
4.3.2 Установка для сварки обечайки 144
4.3.3 Установка для сварки днищ из предварительно формованных листов 145
4.3.4 Установка для сварки резервуара из колец (обечаек) и днищ 147
4.4 Технологическая экспертиза производственной целесообразности применения сварки трением с перемешиванием в специальных задачах аэрокосмического производства 150
Выводы по главе 4 157
Заключение 158
Список литературы 161
Приложение А. 176
