Проведено аналітичний огляд існуючих методик розрахунку параметрів процесів термомеханічної обробки. Використовуючи основні положення напівбезмоментної та моментної теорій оболонок для великогабаритних металевих обичайок і технологічних оправок, проаналізовано напружено-деформований стан в системі обичайка - оправка та за допомогою теоретико-аналітичного методу встановлено універсальні співвідношення основних параметрів процесу термомеханічного калібрування. Одержані параметри - зусилля, що діє на оправку (зусилля механічного калібрування), висота та радіус оправки - є основними параметрами процесу термомеханічного калібрування та дозволяють забезпечити достатню міру точності обичайки.

Отмечено, что сложность конструкции обечаек головного обтекателя ракеты-носителя (РН) "Циклон-4", высокая стоимость, значительные габаритные размеры изделий (диаметр 3000 - 4000 мм), а также характерные физико-механические особенности используемых материалов создают необходимость точной оценки эффективности используемых технологий в процессе производства. Проведено сравнение экспериментальных и расчетных параметров процесса термомеханического калибрования (ТМК) обечаек - тонкостенных крупногабаритных конструкций головного обтекателя РН "Циклон-4", и степень его эффективности в зависимости от предшествующих технологических воздействий на изделие. Эффективным способом борьбы с деформациями в случаях, если изделие сварено из высокопрочного материала, может стать отжиг конструкции в зажимном приспособлении (термомеханическое калибрование). Математическая обработка результатов проведенного ТМК показала достаточное совпадение экспериментальных и расчетных величин. Анализ экспериментальных данных показал адекватность показаний тензодатчиков в процессе ТМК. Определив достоверность математической модели на основании эксперимента, сделан вывод, что высокая эффективность методики исправления эллиптичности и непрямолинейности формы крупногабаритных обечаек напрямую зависит от величины и характера распределения остаточных напряжений, полученных в процессе предшествующих этапов производства. Аналитические расчеты и численное моделирование процесса ТМК позволяют сделать вывод об очевидной необходимости проведения дополнительной операции отжига для снятия остаточных напряжений.

Рассмотрено моделирование процесса нагрева в технологии термомеханического калибрования обечаек изделия 2Ц41ГБ, тонкостенных крупногабаритных конструкций головного аэродинамического обтекателя ракеты-носителя "Циклон-4". С использованием опыта применения технологии термомеханического калибрования для обечаек баков ракет-носителей и результатов моделирования, определены основные параметры математического моделирования процесса термомеханического калибрования. Построены характерные закономерности процесса нагрева и сформулированы рекомендации оптимального сочетания ключевых параметров технологии. Определены оптимальные режимы термомеханического калибрования, обеспечивающие необходимые механические характеристики материала изделия и точность его геометрии.

Исходя из жестких требований к геометрической точности (крупногабаритных тонкостенных сварных конструкций) обечаек, возникает необходимость введения строгих требований точности в технологический процесс термомеханического калибрования на основе аналитического расчета некруглости с помощью комбинации существующих методик в государственных и отраслевых стандартах. Локальные искажения формы приводят к нежелательной деформации вафельного фона оболочек и образованию очагов остаточных напряжений.

Запропоновано ефективну технологію забезпечення геометричної точності зварних корпусів аеродинамічного обтічника ракет-носіїв. Розроблено математичну модель процесу термомеханічного калібрування конічних і циліндричних обичайок головного обтічника, що враховує компоненти деформації та переміщень, а також поле температур в об'ємі оболонки задано співвідношенням для крайової задачі теплопровідності. Вперше для конічних і циліндричних обичайок головного обтічника визначено характер розподілу напружень і деформацій під час нагрівання, витримки, охолодження та після остигання конструкції, що дозволило визначити параметри процесу термомеханічного калібрування у поєднанні з відпалом великогабаритних вісесиметричних обичайок до та після нанесення вафельного підкріплення. Вперше встановлено вплив набутої в процесі виготовлення симетричної та несиметричної еліптичності на кінцеву точність як показник якості великогабаритних вісесиметричних конструкцій. За рахунок цього визначено максимально допустимі значення просторових відхилень конструкцій такого типу перед процесом термомеханічного калібрування. Доведено, що несиметрична еліптичність великогабаритних вісесиметричних конструкцій у порівнянні з симетричною збільшує небезпеку одержання браку, а термомеханічне калібрування має бути спрямоване на зменшення або усунення несиметричності відхилень геометрії таких конструкцій. Удосконалено метод аналітичного розрахунку основних параметрів термомеханічного калібрування великогабаритних обичайок.