TC_4钛合金超塑成形/扩散连接组合工艺应用研究

 TC4（Ti-6Al-4V）钛合金板材超塑成形/扩散连接（SPF/DB）组合工艺的可行性和对影响钛板SPF、SPF/DB的主要工艺因素。着重阐述某机框段和舱门的研制情况,提供了合理的工艺参数和流程。     

钛合金层合梁SPF/DB制造工艺研究

钛合金层合结构因具有较高的损伤容限而受到重视,并成为超塑成形/扩散连接技术应用的一个新方向.通过采用先超塑成形再进行热等静压扩散连接成为整体构件的SPF/DB组合工艺方法,可以实现钛合金层合结构波纹工字梁的制造,其外形尺寸、微观组织和性能等基本能满足设计使用要求,但其工艺参数仍有待通过深入研究进一步优化.     

纤维增强钛基复合材料混杂结构制造技术

简要介绍了利用超塑成形 /扩散连接(SPF/DB)工艺制造纤维增强钛基复合材料和钛合金混杂结构的技术 ,利用该技术可以在一个热循环中研制出空心的TMC -钛合金混杂结构 ,微观分析证明 ,在超塑条件下进行复合 -扩散 -成形是有利的。     

超塑成形/扩散连接技术的应用与发展现状

超塑成形／扩散连接(SPF／DB)技术对于现代和未来航空航天结构设计和制造有着重要和深远的影响,被称为21世纪大型复杂构件的高效费比制造技术     

双层板激光焊接/ 超塑成形数值模拟及工艺研究

选取TC4 钛合金四层板加强结构中双层板为研究对象,采用激光穿透焊接工艺代替传统超塑成

形/ 扩散连接(SPF/ DB)工艺中涂止焊剂连接。借助ABAQUS 有限元分析软件对超塑成形过程进行分析,得到

优化的压力-时间(p-t)曲线,作为双层板超塑成形过程的气压加载曲线,进行实验验证。结果表明:成形后零

件壁厚分布均匀,焊缝处无撕裂现象,与有限元模拟结果保持一致;用此新工艺代替传统SPF/ DB 工艺中的止

焊剂具有可行性。

     

美国钛合金超塑性成形/扩散连接工艺简介

钛合金是世界上公认的难加工材料,但是利用超塑性成形/扩散连接工艺(SPF/DB)可以制作出用焊接、铆接工艺方法难于制作的复杂的钛合金飞机部件,并且使部件一体化、轻量化,成本降低。美国的飞机制造商于七十年代初期开始研究钛合金的超塑性成形工艺(SPF),他们在899～927℃的高温和变形速率为10~(_4)厘米/厘米·秒的条件下,使钛合金的延伸率达到600～1000％,试件成形过程就象塑料板真空成形一样,在不发生缩颈和断裂的情况下进行均匀的复杂变形。目前,美国已在四个机种上采用Ti-6Al-4V超塑性成形(SPF)零件,数量达到256     

TC4钛合金超塑成形研究现状及其发展展望

介绍了TC4钛合金超塑成形的研究现状,主要内容包括:应变速率敏感性指数m值研究;超塑成形过程中材料组织演变过程及超塑变形机制研究;空洞的演变过程研究,包括空洞形核、长大机制及断裂机制研究;超塑成形与焊接方法的组合成形技术研究,其中着重介绍了超塑成形与扩散连接(SPF/DB)和超塑成形与激光焊接(SPF/LW)的组合应用以及有限元模拟技术在超塑成形中的应用;文章的最后对TC4钛合金超塑成形的发展趋势进行了展望。     

Ti-6Al-4V合金多层板结构的超塑成形／扩散连接工艺研究

采用气压成形方法对多层板结构件进行了超塑成形/扩散连接(SPF/DB)技术研究。研究表明,最佳的扩散连接工艺参数为:连接温度T=930℃,连接时间t=30m in,连接压力P=10MPa。对连接试件的微观组织进行了观察,显示在界面处形成良好的连接。最佳的成形参数为:成形温度Tf=930℃,成形压力Pf=0.6MPa,成形时间tf=55m in。最后对成形后的板厚分布进行了研究。     

几何参数对SPF/DB三层结构表面质量的影响研究

以3层SPF/DB钛合金空心桁架结构为研究对象,通过平面应变有限元模型,研究了空心结构几何参数对超塑成形过程应力应变分布的影响以及与表面褶皱产生的关系,并进行了试验验证,得到了满足超塑成形工艺要求的参数调控范围,为3层SPF/DB空心结构设计提供依据。     

超塑成形/扩散连接结构设计及试验研究

概述了超塑成形/扩散连接(SPF/DB)结构的结构设计流程,并以口盖为例,对具体设计过程进行了阐述。同时针对口盖结构设计的合理性,设计了验证改进试验静力测试试验及壁厚估算试验,来作为口盖结构改进优化的依据。根据上述思路,建立了超塑成形/扩散连接结构的完整设计过程,为超塑成形/扩散连接的结构设计提供了借鉴。     

超塑成形/扩散连接技术的应用进展和发展趋势

超塑成形/扩散连接(SPF/DB)轻量化整体结构改变了传统飞行器结构件的制造模式,使复杂薄壁零件整体化,在降低飞行器结构重量、提高结构完整性和承载效率等方面具有独特的技术优势。     

钛合金板超塑性成形/扩散连接成形因素影响的数值模拟

通过对超塑性成形与扩散连接(SPF/DB)成形原理和过程的讨论,以最优成形温度下的Ti-6AL-4V合金材料特性和超塑性成形气压加载理论优化结果为依据,利用Ansys有限元软件的建模和数值模拟,提取夹层板作为研究对象,建立模型和定义材料性能参数,定义接触和加载方式。     

Ti6Al4V钛合金LBW/SPF/DB夹层结构微观组织研究

采用激光焊接/超塑成形/扩散连接( LBW/SPF/DB)组合工艺制作Ti6A14V钛合金夹层结构试验件,分析超塑成形/扩散连接前后激光焊接区域及母材显微组织的变化.结果表明:超塑性变形过程中,β晶粒取向逐渐向拉伸方向转变,内部细小的片层状组织能使焊缝强硬度降低、塑性增加,从而能够承受拉伸过程中的弯曲、拉伸应力的联合作...     

钛合金超塑成形/扩散连接四层结构表面沟槽控制方法研究

通过有限元数值模拟和物理试验相结合方法,对超塑成形/扩散连接(SPF/DB)四层结构表面沟槽形成原因进行了分析和研究,采用正交试验方法分析了应变速率έ、扩散连接宽度b、芯层与蒙皮厚度比t和摩擦系数u这4个因素对蒙皮表面沟槽深度的影响。结果表明,对蒙皮表面沟槽形成影响最大的因素为芯层与蒙皮厚度比t。通过试验研究,提出了一种对蒙皮表面施压背压的方法,可有效避免或控制超塑成形/扩散连接四层结构蒙皮表面沟槽的形成。     

基于钛合金口盖的超塑成形/扩散连接工艺研究

应用于飞行器的口盖具有非常复杂的双曲率外形,口盖外侧为光滑的变曲率的气动表面,内侧为带有"田"字形的空腔结构用以减轻口盖重量。鉴于零件外形及结构的复杂性,采用先扩散连接(DB),然后预弯热成形,最后进行超塑成形(SPF)的组合工艺方式,对TC4钛合金双层板在热成形机床上进行试验。通过试验,确定了TC4钛合金成形口盖的最佳工艺参数,其成形口盖经过机加修剪,边线与模型基本一致。     

三维超塑成形扩散连接过程的接触算法

对 SPF/DB加工过程中板材的动态扩散连接问题进行了分析 ,该过程属于有限元分析中粘着式接触问题 ,并提出了新的接触判断方法 ,同时采用 Mindlin壳元 ,对非对称双室盒形件的 SPF/DB过程进行了模拟     

大型钛合金超塑成形/扩散连接整体壁板制造技术

钛合金超塑成形/扩散焊接技术,从替代分离式的铆接零件,发展到组合的整体部件,完全体现了钛合金超塑成形/扩散焊接技术于传统制造工艺相比的优点,结构质量轻、整体性好、成形质量高、制造周期短等。超塑成形/扩散连接技术应用于研制飞机、发动机构件,可获得减重10%～50%,降低成本30%～60%的显著技术、经济效益,同时提高设计自由度及构件的整体性能,可替代现有钛合金壁板焊接、铆接、螺接生产工艺。但对大型钛合金超塑成形/扩散焊接整体零件研制,在国内还是首次,如果采用超塑成形/扩散焊接工艺,一次整体成形大型超塑成形壁板,效果将更为显著。采用超塑性好的双相钛合金材料,可使成形的壁板使用性能有较大提高,主要是因为双相合金刚强度比值更高,各种工艺因素对其性能影响较小,氢脆倾向低、耐疲劳、可取消真空稳定热处理工艺,是制造工艺环节中,工艺路线最短的工艺方案。     

TA15四层板结构超塑成形/扩散连接技术研究

进行了TA15合金超塑拉伸试验,在温度920℃和应变速率5.25×104s-1时,TA15合金的最大延伸率约为1100％,其应变速率敏感性指数约为0.57.在较佳超塑变形条件930℃和应变速率5.25×10-4s-1附近,TA15合金的超塑本构方程为σ=949(ε) 0.55.对TA15四层板结构超塑成形过程进行了有限元分析,获得了压力p-时间t曲线.在T =930℃和应变速率5.25×10-4s-1下,成功进行了TA15四层板结构SPF/DB成形试验,试验件的整体质量良好,无沟槽等缺陷,金相组织观测表明,TA15四层SPF/DB试验件扩散连接质量优良.     

SPF/DB设计与制造一体化技术在导弹中的应用

为满足飞机、航空发动机、导弹新型结构的发展需要,开展基于SPF/DB成形工艺的设计与制造一体化技术研究,建立系统完善的一体化流程.实践表明,一体化设计制造方法能够有效缩短研制周期,提高研制效率.     

涡流C扫描在钛合金SPF/DB结构检测中的实验研究

为了探索SPF/DB结构检测中有效的检测方法,应用涡流C扫描对钛合金SPF/DB结构进行了检测实验,将涡流C扫描结果和SPF/DB结构检测中常用的超声C扫描结果进行了对比分析。结果表明,涡流C扫描能够检测出SPF/DB结构的界面宏观缺欠以及一定尺度以上的界面微观缺欠,在SPF/DB结构检测中是可行的。有必要对该检测方法的有效性和检测结果的可靠性进行深入研究。