钛合金电阻加热成形工艺

由于钛合金冷成形性能差、回弹大、不容易贴模、容易出现裂纹等现象,所以一般稍复杂形状的弯曲件、成形件都需要采用热成形。电阻加热成形是热成形方法之一。下面介绍斯贝发动机两种钛合金零件采用该工艺的情况。一、零件形状及技术要求零件材料为T/Cu,属钛、铜二元合金,含铜量为2.5％;厚度1.2毫米;成形后厚度允许变薄至0.94毫米,零件型面在以基本形状为中心的±0.51公差带内;5处焊接边要求较高,见图1。     

钛合金热蠕变成形在飞机生产中的应用

一、问题的提出钛合金具有强度高,比重小,耐热性好,耐蚀性好等许多优异性能。在航空工业部门正在推广使用。但由于它的比强度高,冷塑性差,成形回弹大,在常温下难以成形,这就使它的成形成为重要技术关键。我厂新机上有钛合金零件80多项(主要用于发动机延伸筒、起动机排气管和防火隔板等部分。所有零件均用TC1板材,料厚0.6～2.0毫米)。主要零件的形状见表5。在试制过程中,为了解决成形困     

钛合金板材激光弯曲成形的研究

 对常温下钛合金板材进行了激光弯曲成形研究。分析了激光功率、扫描速度、光斑大小对板材弯曲变形的影响,获得理想工艺参数范围为:功率1 .0～1 .2 k W、扫描速度2～3 m/min、光斑直径6～7mm。同时分析了板材厚度、宽度及扫描次数对材料弯曲变形的影响,为钛合金板材弯曲成形提供了一种新途径。     

新型ODS-MGH956合金板材热成形性能研究

利用工厂现有的热成形弯曲模具在数控热成形设备上进行了5种温度3种料厚MGH956合金板材的热成形试验,通过实测零件在不同参数下热成形后的回弹角,应用一般回弹公式反算的方法得到MGH956合金板材在不同成形参数下的综合回弹系数,从而掌握了该合金的热成形性能。最终通过试验及数据处理,获得了理想的热成形参数,并掌握了该合金的热成形回弹规律。     

Ti-5Al-2.5Sn ELI钛合金低温变形机理研究

为满足我国大型航天运输系统对130 L低温冷氦气瓶的应用需求,采用Ti-5Al-2.5Sn ELI钛合金板材结合超塑性等温精密冲压工艺研制了130 L低温冷氦气瓶,并系统研究了Ti-5Al-2.5Sn ELI钛合金的低温变形机理。研究结果表明,Ti-5Al-2.5Sn ELI钛合金在20 K条件下呈现出滑移+孪生交替进行的变形行为,原始板材的不完全再结晶现象在热成形过程中得以消除,且球体本体的完全等轴再结晶组织及曲折晶界特征可以很好地协调Ti-5Al-2.5Sn ELI钛合金的低温变形过程,使其具备优异的低温力学性能。说明采用的超塑性等温精密冲压工艺是一种研制大规格航天压力容器行之有效的工艺方案。     

TA15钛合金超薄中空四层结构超塑成形/扩散连接一体化成形及精度控制

本文采用TA15钛合金热轧薄板作为原材料,探究超薄中空四层结构的超塑成形/扩散连接工艺。首先通过高温拉伸试验对TA15钛合金的超塑变形行为进行研究,获得了超塑成形过程的应力–应变曲线。然后通过有限元软件对薄壁横向局部贯通四层纵筋结构的超塑成形过程进行模拟,对成形过程中壁厚减薄、应力分布等行为进行研究,为后续超塑成形/扩散连接试验提供有效指导。最终成功制备了芯板直立筋良好、三角区宽度仅0.9 mm的超薄中空四层结构,其中面板最大减薄率为18.6%,芯板最大减薄率为55.1%,芯板与面板之间扩散连接区域的焊合率为92.1%～98.5%。TA15钛合金板材的原始显微组织晶粒细小破碎且呈等轴状,平均晶粒尺寸小于5μm,经长时间的超塑变形与热暴露后晶粒显著长大。     

公转速度对冷滚打成形制件回弹影响研究

在冷滚打成形过程中,滚打轮对工件击打和滚压的同时,工件变形区域储存了较大的弹性应变能,导致工件成形结束后会出现回弹,回弹现象对成形工件的廓形精度有着较大的影响。本文主要针对滚打轮公转速度与回弹量之间的关系进行研究。建立了冷滚打成形回弹的有限元仿真模型,通过动态仿真分析获得了不同公转速度时成形齿槽截面在切向、轴向和径向的变形规律;通过静态分析获得了成形齿槽截面各部分在不同公转速度下切向、轴向和径向的回弹规律。结果表明,相同工艺条件下冷滚打实验得到的工件廓形与仿真结果吻合,验证了仿真结果的正确性,通过合理选择工艺参数可以有效控制回弹,提高制件成形精度。     

板材一次拉弯成形分析与回弹计算

在考虑加载历史的情况下,采用数值方法分析板材一次拉弯成形,利用应变增量理论,由差分方程求算应力分布,推导出回弹后的应变中性层弯曲半径及弯曲角的计算公式,并对几种成形方式的回弹加以比较.     

Ti-4.5Al-3V-2Fe-2Mo合金板材超塑成形组织及性能研究

分别采用最大m值法和恒应变速率法对Ti-4.5Al-3V-2Fe-2Mo合金(SP700钛合金)板材进行超塑拉伸,研究了755~785℃、0.1~0.005s-1及不同方向的单向条件下其超塑拉伸变形行为和典型件的超塑成形行为及力学性能。结果表明:SP700钛合金具有优异的低温超塑性,采用最大m值法在45°方向、775℃变形后,获得3110%的最高延伸率,变形诱发晶粒长大使SP700钛合金抵抗颈缩的能力增加。受双向拉应力作用的锥形件,在755℃具有最优的超塑成形工艺性,锥形件高度可达到100mm,并且晶粒尺寸无明显变化。经33%超塑变形量的试样室温力学性能略高于无变形试样,其室温抗拉强度和延伸率平均值分别达到1027MPa和16.8%。     

Ti6Al4V合金冷拔过程变形机制研究

研究了钛合金经冷拉后的变形组织和性能,金相、透镜观察表明,位错滑移是钛合金室温下塑性变形的主导机制.钛合金经过冷拉拔后的组织性能变化可分为3个阶段:第一阶段为快速硬化阶段,以大晶粒的变形为主,位错缠结形成;第二阶段其抗拉强度值增加趋于平缓,近乎于一个平台,部分小晶粒也开始参与变形,位错带形成;第三阶段为应变量大于0.6...     

钛合金板料热压弯过程数值模拟

采用有限元软件ABAQUS对Ti-6Al-4V合金板料热压弯成形过程进行了模拟,分析了应力应变分布规律和工艺参数对成形过程的影响。研究表明,压弯过程的变形主要集中在大厚度区域中间位置;当板料表面与模具多点接触后,板料由自由弯曲变为校正弯曲,成形力急剧增大;保压600s时板料最大回弹量和上模成形力分别降低84%和94%。在相同工艺条件下的试验结果验证了有限元模拟的准确性。     

Deformation Behavior of Medium-strength TA18 High-pressure Tubes During NC Bending with Different Bending Radii

To improve the forming quality and forming limit of the numerical control (NC) bending of high-pressure titanium alloy tubes, in this study, using three-dimensional (3D) finite element method, deformation behavior of medium-strength TA18 high-pressure tubes during NC bending with different bending radii is investigated. The results show that the cross-sectional deformation and the wall thickness variation during NC bending of TA18 tubes using a small bending radius (less than 2 times of tube outside diameter) are clearly different from that using a normal bending radius (between 2 and 4 times of tube outside diameter). For bending with a normal bending radius, with or without a mandrel, the distribution of the flattening in the bending area resembles a platform and an asymmetric parabola, respectively. For bending with a small bending radius, with or without a mandrel, the flattening both distributes like a parabola, but the former has a stable peak which deflects toward the initial bending section, and the latter has a more pronounced peak with a bending angle and deflects slightly toward the bending section. The wall thickness variations with a normal bending radius, with and without a mandrel, both resemble a platform when the bending angle exceeds a certain angle. For the bending with a small radius, the distribution of the wall thickness variation without a mandrel follows an approximate parabola which increases in value as the bending angle increases. If a mandrel is used, the thickening ratio increases from the initial bending section to the bending section.     

挤压态喷射成形GH738合金热变形行为及组织研究

在温度950~1150℃、应变速率0.001~1 s–1及工程应变50%条件下,利用Gleeble-3500TM热模拟试验机对挤压态喷射成形GH738合金进行热压缩实验,研究合金的流变应力,建立合金热变形本构关系,利用EBSD分析合金组织演变。结果表明:合金流变应力随温度的升高和应变速率的减小而降低,在相同变形条件下,具有细晶组织特征的挤压态喷射成形GH738合金峰值流变应力低于粗晶组织的铸锻GH738合金;挤压态喷射成形GH738合金热变形激活能为651.08 kJ·mol–1,GH738合金的热变形激活能随着初始平均晶粒尺寸的减小而升高;形变温度的升高使挤压态喷射成形GH738合金初始被拉长的晶粒逐渐演变为等轴再结晶晶粒,在1000℃以上获得完全动态再结晶组织,再结晶组织随形变温度的进一步升高发生长大。     

TC4钛合金薄壁带筋锥形环辗轧充填规律

钛合金薄壁带筋锥形环件是航空航天关键基础构件,型槽充填不满、截面轮廓难以精确成形,是该复杂异形环件精密辗轧成形面临的瓶颈问题。本文分析了影响型槽充填行为的关键影响因素,即决定塑性变形行为的每转进给量、以及决定每转进给量在环件内外表面分配比例的驱动辊半径和芯辊半径;以某TC4钛合金薄壁带外筋锥形环辗轧为研究对象,通过ABAQUS的VUAMP子程序开发,建立了实现以常每转进给量进给的芯辊运动闭环控制有限元仿真模型;进而模拟揭示了每转进给量、驱动辊半径和芯辊半径对型槽充填质量(充填率、型槽入口变形及其均匀性)的影响规律。结果表明:随着每转进给量增大,充填率先增大后减小,表明存在一个最佳的每转进给量最利于充填;随着每转进给量增大,型槽入口区域变形越小且分布越均匀,可有效抑制该区域产生裂纹缺陷;随着驱动辊半径增大,充填率逐渐减小,不利于型槽充填;随着芯辊半径增大,充填率逐渐增大,有利于型槽充填。     

Microstructure control techniques in primary hot working of titanium alloy bars:A review

How to control the microstructure of titanium alloy bars is important to fabricating high-performance aerial forgings. This paper gives a thorough survey of the manufacturing meth-ods and microstructure control techniques for titanium alloy bars. It summarizes the effects of pro-cessing parameters on the mechanisms and laws of microstructure evolution during b working and (a+b) working, including the kinetics and grains size of dynamic recrystallization (DRX) during b deformation and the kinetics and grains size of spheroidization during (a+b) deformation. The trends in microstructure control techniques are presented for fabricating titanium alloy bars with high efficiency, low cost, and high quality by means of b/(a+b) working, and the puzzles and chal-lenges in the future are also pointed out.     

钛合金钣金件脉冲电流辅助热压成形精度控制

针对钛合金钣金件冷加工成形精度低、热成形机成形成本高的问题,提出一种采用脉冲电流辅助热压成形工艺。以TC1钛合金U型件为对象,研究了脉冲电流辅助热压成形工艺对钛合金钣金件的缺陷、尺寸精度及力学性能的影响。结果表明,脉冲电流加热可提高成形效率,当脉冲电流密度为9.2A/mm^2,合模速度为15mm/s时,补偿了成形过程的热量损失,使钛合金钣金件保持在良好的成形温度区间,增加其成形极限,得到零件表面质量良好、无裂纹。在成形过程中,随着成形压力、保压时间、模具预热温度的升高,零件的尺寸精度逐渐提高,当成形压力10t、保压时间10s、模具不预热时,零件的尺寸精度即可达到±0.2mm。脉冲电流辅助热压成形后零件的晶粒尺寸比热成形机成形的细小,且力学性能也较好。     

TC11钛合金的最大m值超塑性变形研究

介绍最大m值超塑性变形的试验方法和计算机控制系统,分析TC11钛合金采用该方法的超塑性变形特点。试验结果表明,经过细化处理的TC11钛合金,在900℃时恒应变速率试验的最大延伸率为1260%,采用最大m值变形方式可以获得异常高的超塑性,延伸率为2300%。TC11超塑性变形以晶界滑移为主,并伴随晶内位错滑移,最大m值法超塑性变形能够使动态再结晶充分发生,是提高钛合金塑性的有效方法。     

LF6铝合金超塑性研究

本文对硬状态LF6铝合金板材的超塑性进行了研究。发现这种状态的合金,不需专门的预处理,就可呈现出很显著的超塑效应,其延伸率可达463％。力学特性和金相研究结果表明,LF6铝合金由于第二相粒子的作用,可以获得细小、稳定的晶粒,因而其超塑效应十分显著。此合金超塑变形的主要机制是晶界滑移,起调节作用的机制主要是品内滑移。本文的研究工作可使某些合金超塑成形的预处理工作结合在原材料生产过程中进行,从而可以简化超塑成形的工艺过程,扩大这种新工艺的应用范围。     

药柱结构对其抗轴向过载能力的影响

采用三维线性粘弹性模型,对构造的8个药柱模型分别进行有限元计算,得出了药柱在轴向过载作用下的变形结果,指出了药柱内危险部位的位置,分析了半径、长径比、翼槽结构对药柱位移、应力、应变场的影响,得到了轴向过载作用下缩比发动机药柱间变形的比例关系,为离心试验时小尺寸模拟发动机药柱的结构设计提供参考。