TC4钛合金锥形件温热剪旋实验研究

薄壁钛合金锥形件广泛应用于航空航天及军事工业部门,现有的加工方法已无法满足高精度零件的要求,火焰加热温热强旋成为大型钛合金锥形件成形的重要加工方法.本文对TC4钛合金锥形件温热剪旋工艺进行了实验研究,给出TC4钛合金不同工艺条件下的成形情况,分析了缺陷产生的原因.确定了可行的TC4钛合金锥形件温热剪旋工艺,为采用温热剪旋工艺进行钛合金锥形件的批量生产奠定基础.     

复杂盒形件拉深气胀精确热成形工艺

针对复杂盒形零件一次拉深成形不足的问题,提出了一种拉深气胀复合精确热成形工艺,其成形零件的外形及壁厚均满足设计要求。以TC2钛合金复杂盒形件为研究对象,研究了TC2钛合金在550~800 ℃和0.001~0.1 s^-1条件下的高温成形性能。设计了一套可一次性完成拉深、气胀的模具。基于有限元仿真模拟软件PAM-STAMP对零件成形过程进行模拟,获得了优化工艺参数并进行实验验证。结果表明：PAM-STAMP仿真软件可以预测零件拉深和气胀缺陷,优化了工艺参数和模具形状并进行实验验证。实验在800 ℃、气体压力2.5 MPa条件下获得了壁厚、侧边高度均符合设计要求的零件,验证了该拉深气胀复合工艺的可行性。     

钛合金薄壁弯管热气胀工艺变形行为

针对TC4钛合金薄壁弯管弯曲过程中的内侧起皱、外侧开裂、横截面畸变和弯曲回弹等成形缺陷，提出了钛合金薄壁弯管热气胀成形工艺，解决了以上成形缺陷，并通过调控工艺参数控制TC4钛合金的应变硬化与应变速率硬化的协同作用，提升了薄壁弯管的壁厚均匀性。在此基础上，开展了TC4钛合金薄壁弯管的热气胀成形实验。最终成形出满足产品使用要求的Φ206 mm×1.5 mm×R495 mm的TC4钛合金薄壁弯管，最大不圆度仅为0.25%,最大减薄率为16.88%。结果表明：在TC4钛合金薄壁弯管热气胀成形过程中，控制成形温度及应变速率等主要工艺参数，可以提高薄壁弯管的成形精度和壁厚均匀性，显著改善成形弯管的产品质量。     

刚模热胀形TC1半球零件试验与数值模拟研究

为研究室温难成形TC1钛板的高温成形能力,对TC1钛板半球零件在700℃进行了刚模胀形试验.研究了在TC1表面涂敷不同种类、不同浓度涂料、保持高温环境下钛板表面的抗氧化能力,确定了热胀形试验的工艺条件和参数;采用Dynaform软件,基于TC1高温单拉试验的真实应力应变曲线和高温性能参数,选用36* MAT3_PARA...     

多曲率截面TC4钛合金超塑性胀形工艺

为研究多曲率截面TC4钛合金超塑性胀形过程中成形气压加载速度对零件成形效果的影响，利用MARC有限元软件对TC4钛合金板材在应变速率为2×10^-3 s^-1条件下进行了超塑性胀形模拟，获得了气压-时间加载曲线。基于该曲线设计了3种不同成形气压加载速度曲线，并分别进行了超塑性胀形试验。试验结果表明，在3种不同成形气压加载速度条件下，气压加载速度越慢，零件成形效果越好。零件各个位置壁厚变化均匀且实际壁厚减薄趋势与模拟得到的壁厚减薄趋势大致相符，零件实际最大壁厚减薄率约为25%,满足零件使用要求。成形后的零件各变形区域的晶粒形状变化不大且均为等轴晶粒，晶粒尺寸随着板材形变量的增大而减小。     

大型变壁厚TC4半球超塑胀形工艺研究

对大型TC4钛合金变壁厚半球壳体的超塑胀形工艺进行了研究。采用数值模拟手段先后分析了单向胀形和正反胀形后半球毛坯的壁厚分布规律,指出了正反胀形工艺在壁厚分布上的优势,并给出了反胀模具型面曲线优化的关键参数及其对成形壁厚分布的影响规律。用优化后的模拟数据结果指导实际实验参数设计,在理论分析基础上进行了实验验证。结果表明,数值模拟数据较好地预测了超塑成形后的半球壁厚分布,利用优化后的正反胀模具实现了半球实验件的壁厚按需分配。成形后材料强度略有下降,延伸率得到提升。正反胀形方法能够明显提高钛合金板材的材料利用率和后续毛坯的车加工效率,降低制造成本。     

钛合金筒形件强力旋压工艺模拟

采用ANSYS软件对不同工艺参数下钛合金TC4筒形件的强力旋压过程进行了模拟,获得了成形角、减薄率、进给率等工艺参数对等效应力和旋压力的影响规律,为TC4旋压工艺参数的选择和优化提供了依据。     

工艺参数和支撑方式对镁合金方锥件单点渐进成形负回弹和壁厚的影响

研究了AZ31B镁合金方锥件的侧壁负回弹问题和成形件壁厚问题。针对侧壁负回弹部分设计了4因素3水平正交实验,通过机床实验研究了成形角、成形温度、下压量和成形高度对成形件侧壁负回弹量的影响程度,并通过数值模拟进行验证。结果表明,对方锥件侧壁负回弹量的影响程度从高到低分别为:成形角、下压量、成形温度、成形高度。仿真结果和机床实验结果均表明负回弹段是影响成形件回弹的重要部分。仿真结果还表明:不同的支撑方式对成形件的壁厚分布有重要影响,下压板伸出方式下的侧壁壁厚比下压板未伸出方式下的壁厚被减薄的更加均匀,壁厚极差较小;下压板伸出方式可有效减小负回弹段的回弹值。     

钛合金波纹管超塑成形工艺研究

首次开发利用氩气的压力胀形和轴向加载的复合超塑性工艺成形技术制造钛合金波纹管的新工艺,可加工多波U型钛合金波纹管。超塑成形采用多层模结构,用模具来控制波形。超塑成形加载过程分为胀形、合模和定型3个阶段,以使成形件的壁厚分布均匀。确定了筒坯的下料尺寸;给出了各个成形阶段胀形气压和保压时间的计算公式;通过超塑胀形实验成形了Ti-6Al-4V钛合金双波波纹管。     

TC4钛合金U形带筋板件超塑性成形的有限元数值模拟

分析了钛合金U形带筋板件的结构特点。在MARC2007商业有限元软件中建立了三维刚塑性超塑性成形有限元数值模拟模型,并对该零件成形过程进行了模拟。预测了可能出现的缺陷及位置;分析了零件结构、摩擦系数对成形性能的影响;提出了对零件结构及润滑方式的改进,较大地改善了零件的成形效果。     

TC4钛合金薄壁双侧曲面翻边结构热成形工艺

针对某大尺寸、 薄壁、 双侧曲面、 高翻边、 翻边弯曲半径较小的TC4钛合金异形零件的热成形工艺,研究了模具设计以及不同工艺参数组合对成形缺陷产生的影响,并对成形后的试验件进行了微观组织分析、 显微硬度和拉伸性能测试.结果表明,采用成形温度730℃、 压边力49 kN、 成形速率3 mm·min-1的组合工艺参数,可获...     

超塑状态下拉深—胀形组合工艺研究

研究了在超塑状态下的拉深－胀形组合工艺，通过计算机合理控制压边力和气胀力，能有效地减少零件的变薄量，使零件壁厚变薄较均匀，从而实现了对变形量大的TC4钣件能够一次成形合乎要求的零件。     

基于激光预焊芯板夹层的超塑成形/扩散连接先进工艺

针对传统多层空心整体结构在超塑成形/扩散连接(SPF/DB)工艺过程中存在的中心夹层焊接可靠性差的关键工艺问题,以某飞行器TC4(T-6Al-4V)钛合金舵体四层空心复合整体结构为对象,提出了激光预焊芯板夹层的超塑成形/扩散连接新工艺。基于有限元软件模拟仿真分析及相应的试验研究,采用激光预焊芯板夹层的SPF/DB先进工艺,进行某飞行器TC4钛合金四层空心复合整体舵体零件的研制。结果表明:运用SPF/DB新工艺,在920℃、真空度为5×10-3 Pa、最大气压压力为1.2 MPa条件下超塑成形/扩散连接成形出合格的舵体零件,其焊合率达95%以上,壁厚分布均匀性大于90%,晶粒尺寸长大控制在35%以内。     

TC4钛合金筒形件的热旋成形工艺研究

轻质、高强、耐热、耐蚀钛合金零部件在航空航天、兵器等发动机领域中具有重要的应用前景。针对一端带内法兰的TC4钛合金筒形件开展了加热旋压成形工艺研究,分析了加热温度、旋轮形状、旋压道次、旋轮进给比、壁厚减薄率等工艺参数对TC4钛合金旋压成形的影响规律,研究了旋压过程中材料出现的破裂、起皱、扭曲、扩径等现象并提出了解决措施,辅以后续精密整形和热处理工艺,制造了几何尺寸和机械性能均满足要求的TC4钛合金筒形件,为类似钛合金筒形件旋压成形提供了参考。     

321不锈钢V形件充液成形失稳控制研究

充液成形技术是一种有效解决复杂薄壁零件成形问题的方法.针对321不锈钢V形件常规拉深成形需要多道次成形、工艺冗余的问题,通过分析V形件充液成形过程中易出现失稳现象,设计了带初始反胀的充液成形的技术方案.结合数值模拟,对薄壁V形件充液成形过程中出现的凸模侧壁破裂、法兰区起皱等失稳形式进行了研究,优化了液室压力加载曲线、压边间隙、初始反胀压力及初始反胀高度.结果表明,V形件在优化的工艺参数条件下成形既可产生“摩擦保持”的效果,改善了应力状态,又可避免凸模侧壁破裂和法兰区起皱,提高了零件成形极限和壁厚分布的均匀性.     

钛合金蒙皮拉形数值模拟与试验

蒙皮类零件通常采用拉形工艺进行成形。基于通用分析软件Abagus对钛合金蒙皮拉形工艺过程进行了数值模拟,通过正交试验获得了较优加载轨迹组合参数,并分析了较优加载轨迹参数下零件成形效果,试验结果表明,回弹量大,成形零件不合格,需进一步控制回弹;研究了预拉与补拉对蒙皮拉形的影响,得出预拉可使板料应力均匀分布和补拉可减小回弹量的结论;利用Think Design软件对模具型面进行回弹补偿,模拟结果显示可以将回弹量控制在有效范围内。     

Ti-15-3钛合金橡皮成形凸弯边起皱预测

基于ABAQUS／Explicit对Ti-15-3钛合金室温锥杯成形实验中悬空侧壁起皱现象进行分析,通过对零件边缘的皱纹波长和峰高的定量研究,获取较适合Ti-15-3钛合金室温成形侧壁起皱的模拟参数。将Ti-15—3钛合金室温锥杯成形起皱获取的模拟参数,用于Ti-15-3钛合金凸弯边橡皮成形起皱的预测,通过定量比较凸弯边边缘的皱纹波长和峰高,分析不同硬度的橡皮对Ti-15-3钛合金凸弯边橡皮成形起皱的影响。经实验验证,有限元模拟对Ti-15—3钛合金凸弯边上皱纹的模拟与实验结果有很好的一致性。     

方盒形件侧壁环形凹筋仿形增量成形

为了加强薄板空心零件的刚度,提高其整体承载能力,需要在不同的部位成形外凸或内凹的筋,圆筒形零件的筒壁成形环形筋,工艺容易实现,但在方盒形件的侧壁成形连续的环形筋时,由于有4个转角,压筋工艺的实现难度较大。经过分析比较了几种成形工艺方案,提出了仿形增量成形方法,成功应用于面包片烤炉机主壳的成形中,提高了零件成形质量,取得了良好的效果。     

钛合金L型材电辅助热绕弯工艺仿真

针对小截面大包角钛合金型材零件的弯曲成形,提出了一种新型热绕弯成形工艺。为了研究该工艺的成形特点,基于ABAQUS软件建立了钛合金L型材电辅助热绕弯成形的有限元模型,并对TC2钛合金弯曲构件在700℃条件下的热绕弯过程进行了数值模拟,分析了侧压力、摩擦系数、成形角速度及应力松弛时间等工艺参数对成形回弹的影响规律。结果表明:在采用新型热绕弯成形工艺成形小截面大包角型材零件的过程中,当侧压力和摩擦系数增大时,型材回弹量显著减小;当成形角速度增大时,型材回弹量随之增大;当应力松弛时间增加时,应力松弛后的型材回弹量呈现先显著减小、后趋于稳定的变化规律。     

基于数值模拟的厚板精冲挤压过程分析

针对厚板精密冲裁过程存在的缺陷(塌角与毛刺等),基于Deformed2D分析了10mm厚钢板精密冲裁过程中双齿V形压料板对冲裁质量的影响.采用V形压料板可在一定程度上减小塌角的高度,但不能完全消除.随后采用精冲挤压方法对这一厚板的成形过程进行了分析,结果表明:采用精冲挤压成形工艺后,厚板零件表面塌角得到了完全消除,零件...