TC4钛合金等温锻造工艺数值模拟

采用DEFORM 3D有限元分析软件数值模拟TC4钛合金等温锻造过程.通过软件模拟,了解锻件成形的应力应变及金属流动等情况,为工艺的确定和设备的选取提供理论依据.     

有限体积法研究钛合金叶轮等温精密成形

针对钛合金叶轮形状复杂、受力状况恶劣以及钛合金材料导热率低的特点,研究了叶轮等温锻造工艺中叶片顶部形状的设计、坯料直径的选择以及工艺参数的制订等技术难点.采用有限体积法模拟了Ti-6A1-4V钛合金叶轮的等温精密成形过程,分析了成形过程中金属的流动行为和对模具的充填能力,给出了成形各阶段工件的温度场和应变速率场分布情况.模拟结果表明,等温精密锻造钛合金叶轮,不仅可以获得很好的金属流线和满意的几何形状,而且由于成形的温度和应变速率条件有利于Ti-6A1-4V材料发生超塑性变形,还可以得到分布均匀的等轴细晶组织,提高锻件的力学性能.     

钛合金复杂构件等温锻造实验研究

钛合金复杂构件通常采用机加工成形,导致成本高、材料利用率低,而且常规的锻造工艺很难满足外形复杂、使用性能要求高的钛合金复杂构件成形过程。提出钛合金复杂构件的新工艺,即先等温锻造成复杂构件形状,然后辅以机械加工的方法成形;通过实验研究,结合力学性能测试和超声波探伤,提出非对称变截面钛合金复杂构件等温锻造成形工艺。实验结果表明,采用该等温锻造成形工艺获得的钛合金复杂构件完全满足系统要求,并可替代机械加工产品;按新工艺加工成形的某钛合金复杂构件,不但降低成本,缩短机加工时间,而且材料利用率也提高到60%以上。     

钛合金弹翼接头等温锻造工艺研究

针对钛合金弹翼接头加工中的问题,借鉴以往钛合金等温锻造工艺,提出了钛合金TC4弹翼接头等温锻造的新工艺．探讨了钛合佥弹翼接头等温锻造的工艺参数、模具结构、锻坯形状尺寸及润滑剂的选择,并讨论了其模具材料及加热方式的选择。     

典型精锻模设计实例——第四讲 航空发动机风扇叶片等温锻模

航空发动机风扇叶片等温锻模,叶片的锻件见图1。 一、工艺分析 叶片的材料为TC4（Ti-6Al-4V）,投影面积为9000mm^2。采用常规的锻造方法,叶片各面都留有机械加工余量,需花大量的铣磨工时。为了节约昂贵的钛合金材料并减少难于机械加工的工时,采用等温精密模锻的方法。高精度的叶片不仅要求模具材料耐磨而且要求机加工精度非常高。对钛合金的等温模锻和常规模缎的工艺参数的比较列于表1。     

TA15钛合金整体框等温精密模锻件的试制研究

介绍了某重点型号项目TA15钛合金整体框等温锻件的研制情况,对锻件设计、模具制造、锻坯和锻造工艺等研制过程进行了概述,重点对锻件的锻造工艺特点及存在的问题进行了分析、研究和总结,并对存在的问题给出了解决方法。该项目使用8 000t液压机,采用等温锻造技术,在国内首次试制生产出主体加工余量仅为4~5mm,外形尺寸达1 570mm×1 500mm×80mm的大尺寸模锻件,并突破了传统模锻造生产中锻坯的制作工艺方法,为今后大型锻件的生产开辟了新的思路。     

某航空发动机拉杆锻造工艺研究

钛合金抗力大、塑性低,锻造温度范围窄,如工艺不当,锻件会产生各类缺陷.某航空发动机拉杆的原材料采用TC4特钛合金,是一种典型的长轴类锻件,锻件验收技术条件较高,为保证锻件质量,并展了自由锻和模锻的工艺试验.针对模锻后出现的局部未充满缺陷,制定了减少坯料转移时间、改进模具预热方式等措施,通过试制验证了措施的有效性,获得了满足设计图样规定的锻件,确定了锻造工艺参数.     

等温锻造对TC6钛合金组织和性能的影响

为确定（α＋β）两相区内等温锻造工艺参数对TC6钛合金组织和性能的影响,分别在不同温度和速度条件下对TC6钛合金进行了等温锻造。研究结果表明,在所选择的参数范围内,得到的组织均为双态组织;组织性能对锻造温度较为敏感;锻造速度和温度对TC6钛合金室温力学性能影响较小。     

等温锻造钛合金技术研究新进展

钛合金强度高、密度低、耐热耐腐蚀、韧性好,是良好的现代工业和航空航天材料。采用等温锻造工艺的钛合金变形均匀,微观结构较好,加工余量小,机械性能高于常规锻造。文中介绍了近10年等温锻造钛合金材料研究及产品开发进步现状,总结了温度和应变速率在钛合金等温锻造中的影响效果。同时结合新材料和新工艺分析了今后钛合金等温锻造研究的发展方向。     

TC4钛合金人工关节的精密锻造

根据人工关节零件的技术条件要求，确定了其精密模锻的工艺方案。在1600t曲柄压力机上利用机械压力机恒载荷精锻方法成功地实现了TC4钛合金人工关节的精密锻造，锻件符合YY0117．1－93外科植入物骨关节假体锻、铸件（TC4钛合金锻件）标准。     

Artificial neural network modeling of phase volume fraction of Ti alloy under isothermal and non-isothermal hot forging conditions

An artificial neural network (ANN) model was applied to simulate the phase volume fraction of titanium alloy under isothermal and non-isothermal hot forging condition. For isothermal hot forging process, equilibrium phase volume fraction at specific temperature was predicted. For this purpose, chemical composition of six alloy elements (i.e. Al, V, Fe, O, N, and C) and specimen temperature were chosen as input parameter. After that, phase volume fraction under non-isothermal condition was simulated again. Input parameters consist of initial phase volume fraction, equilibrium phase volume fraction at specific temperature, cooling rate, and temperature. The ANN model was coupled with the FE simulation in order to predict the variation of phase volume fraction during non-isothermal forging. Ti−6A1−4V alloy was forged under isothermal and non-isothermal condition and then, the resulting microstructures were compared with simulated data.     

TC4合金叶片精锻过程的二维数值模拟

采用刚塑性有限元法对钛合金精锻叶片的锻造过程进行了二维有限元数值模拟。在数值模拟过程中 ,考虑了摩擦边界的作用和畸变网格的局部重划分。根据数值模拟结果 ,研究了不同锻造工艺参数 (变形温度、变形速率、压下量等 )对叶片锻造过程中的变形力、应力和应变变化的影响规律。     

BT25钛合金动态再结晶行为的元胞自动机模拟

为研究热加工工艺参数对钛合金塑性成形过程中微观组织的影响,利用Gleeble-3500型热模拟试验机对BT25钛合金进行单道次等温恒应变压缩试验。分析真应力-应变曲线,建立JMAK动态再结晶动力学方程;通过对热变形行为的分析,推导出钛合金的位错密度模型、再结晶形核和晶粒长大模型;结合元胞自动机的算法,建立元胞自动机(Cellular automata, CA)模型并利用该模型模拟和验证了BT25钛合金热变形过程中动态再结晶行为。结果表明,BT25钛合金的流动应力对应变速率和变形温度非常敏感;提高变形温度或降低应变速率均有利于材料发生动态再结晶;CA模型模拟晶粒尺寸误差约为3%,预测DRX体积分数误差在10%以内。该模型具有良好的预测精度,为合金材料在塑性加工过程中优化工艺参数和控制锻件微观组织演变提供了可靠性依据。     

航空钛合金铣削过程有限元数值模拟

基于材料损伤理论确定了切屑分离准则,建立了钛合金TC4构件铣削过程的有限元模型,利用商业有限元软件(ABAQUS),在给定切削参数条件下,采用不同几何参数(前角、后角、螺旋角)的刀具对钛合金TC4的铣削过程进行了有限元模拟,研究了切削力和切削温度随刀具角度变化的规律,结果表明:铣刀的前角在10°~20°,后角为12°~20°,螺旋角为30°~45°时比较适合钛合金TC4的铣削。     

Preform design for large-scale bulkhead of TA15 titanium alloy based on local loading features

Large-scale TA15 (Ti–6Al–2Zr–1Mo–1V) titanium alloy bulkhead is a key lightweight load-bearing structure part in an aircraft, which has a large plane view and has a complex shape with high ribs and thin webs. In its forging process, the forming defects, such as folding and under-filling are prone to occurrence. The near-net shape forming with saving force of this large-scale complex component can be realized with proper preform design combining local loading condition. By analyzing isothermal local loading process characteristic of large-scale bulkhead, it indicates that the simple unequal-thickness billet is suitable for small lot manufacture of large-scale TA15 titanium alloy bulkhead. Considering the geometry and forming characteristics, such as large dimension, complex shape, mass data, etc., a design method of unequal-thickness billet using analytical analysis and numerical simulation is proposed. The preform for a large-scale TA15 titanium alloy bulkhead is designed by the proposed method. The basic three-dimensional shape of billet is determined by the analytical models based on local loading features, and the basic billet is modified according to numerical simulation result and considering the local loading forming characteristic, and then the preform without resulting in folding and under-filling can be obtained after two modifications.     

AlTiN涂层刀具精铣TC4钛合金工艺参数的影响与优化

采用AlTiN涂层4刃φ10 mm硬质合金立铣刀,在VMC850立式加工中心上对TC4钛合金进行铣削精加工试验.利用高精密数字化检测设备,对加工成形的TC4钛合金试件表面粗糙度、平面度、平行度、表面形貌、残余应力及显微硬度测量.分析AlTiN涂层刀具在设定不同工艺参数条件下TC4钛合金的整体加工质量和表面形貌变化规律....