钛合金电阻加热拉弯成形工艺研究

钛合金型材电阻加热拉弯成形工艺系利用钛合金电阻系数大、导热性能低的特性,对钛合金型材直接通电加热至成形温度后,利用拉弯成形机拉弯成形出φ1260mm的TA7钛合金的半圆框形件。电阻加热时间短,零件表面氧化轻微,不需要酸洗处理,减少了钛合金的氢致破坏,原材料利用率较高。电阻加热拉弯成形工艺是钛合金框形件较理想的成形方法,通过进一步的研究将会得到更多的应用。     

TA7钛合金高温流变行为研究

通过热压缩试验研究了TA7钛合金在变形温度850~1000℃、应变速率0.001~0.1s-1条件下的流变应力变化规律,计算并建立了描述TA7钛合金高温变形特性的本构方程。结果表明:变形温度和应变速率对TA7钛合金流变应力影响显著,随变形温度升高和变形速率的降低,相同变形程度下合金的流变应力显著降低,并且在较低的应变下合金即可达到稳态流变状态。     

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。     

TA15钛合金框等温锻造工艺研究

TA15钛合金具有优良的机械性能,同时适于锻造、热处理和焊接.本文系统研究了TA15钛合金的热变形行为.对TA15钛合金飞机隔框等温精密模锻过程进行了三维有限元数值模拟,结果显示恰当的工艺参数能保证复杂的隔框整体锻件顺利成形.     

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。     

Ti55531钛合金筒形件的旋压成形

分析了成形参数对Ti55531钛合金筒形件旋压成形的影响规律。结果表明:采用880℃+保温30min/空冷的热处理可获得较好的强塑性匹配;当旋压温度为750~800℃时,金属流动性好,筒形件表观质量好,且随着旋压道次增加,旋压温度可适当降低,但不应低于650℃,旋压极限减薄率可达80%左右;进给比在0.45~0.78 mm/r取值,在开始道次中采用大点的进给比,使工件较好贴模,在最后道次中采用相对小的进给比便于工件脱模;道次减薄率在30%~45%时较为合适,有利于旋压成形。     

复杂外形航空发动机TC4钛合金宽弦空心风扇叶片弯扭成形

弯扭成形是钛合金空心风扇叶片制造中一种有效的辅助成形手段,赋予空心叶片毛坯理想的过渡形状,改善工艺性。针对应用于大涵道比涡扇发动机的TC4钛合金宽弦空心风扇叶片的工艺试验件,研究适用于复杂外形叶片的单轴扭转与双轴扭转两种弯扭方法,提出了夹头运动参数的设计方法,分析了机构的运动规律以及成形原理。基于有限元模拟,研究了扭转方式以及弯扭路径等关键工艺参数对于制件外形、变形区分布、扭转力矩以及表面缺陷的影响,并进行了弯扭实验。结果表明,采用单轴扭转方式,弯扭温度为750℃,叶尖夹头扭角为20.4°,扭转速度为0.68(°)/min,能够将平板毛坯成形出合理的过渡形状。弯扭后面板上出现了失稳凹陷,与有限元结果一致。     

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     

钛合金叶片超深扁孔的电解加工

某型号航空发动机第1级整流叶片为钛合金材料,沿着叶片截面扭转中心线方向贯通一个扁状型孔。钛合金为较难进行机械加工的金属材料。我们采用电解方法加工叶片扁孔。下面就钛合金整流叶片超深扁孔的电解加工工艺技术作一介绍。 一、技术要求 叶片为TA7钛合金模锻毛坯,硬度d=3.7～3.2,叶片型面长为230mm,弦宽为90mm,是战斗机动力装置上的特大型叶片。要求沿着叶片截面扭转中心线方向加工出一个5×14×300贯通扁孔,如图1所示。型孔中心线对叶片截面扭转中心线的位移度为0.20mm,型孔与叶片型面形成的壁厚不得小于1mm,型孔的表面租糙度Ra值为6.3μm。     

TC2钛合金薄壁型材下陷成形工艺参数分析及优化

采用试验和计算机模拟相结合的方法,对TC2钛合金薄壁型材的单边下陷成形工艺开展研究。通过在室温至600℃范围内对TC2合金型材的热拉伸变形行为进行分析,建立了该型材热拉伸的Johnson-Cook本构模型。在此基础上,对L截面TC2钛合金型材的单边下陷过程进行计算机模拟,分析了下陷过程中型材应力、应力三轴度的分布。结果表明,下陷区L拐角处容易产生应力集中,由于变形前段该区域的应力三轴度R_d>0,呈拉应力状态,因此微裂纹容易在应力集中处形核并沿型材纵向扩展。通过对成形温度、下陷段长度和过渡圆角半径进行优化,得到最佳工艺参数条件为成形温度300℃,下陷区长度21 mm,过渡圆角半径49 mm。     

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。     

高强钛合金等壁厚弯管制备研究

传统的弯曲工艺由于属于等径弯曲,弯管壁厚存在外侧减薄、内侧增厚的现象。扩径弯曲工艺可以从根本上解决弯管成形中的壁厚不均问题,实现等壁厚,但工艺复杂,成形质量受多种因素影响。高质量钛弯管在要求高强度的同时要求内、外侧壁厚均匀。在理论分析的基础上,进行了高强钛合金热推扩径弯曲试验,研究了成形过程中的金属流动规律,给出了弯曲变形量与扩径量之间的比例关系,制备出了1300MPa级的高强钛合金等壁厚弯管,壁厚相对壁厚公差约为6%。该研究对于钛合金的弯曲加工有一定指导价值。     

超薄铝合金钣金零件成形技术探讨

某型飞机机体结构蒙皮零件大量采用厚度为δ0.5~0.6mm的超薄铝合金材料。本文从该机型研制到批生产,对蒙皮构件超薄材料的成形加工、材料的热处理、铆接装配、材料及零件的搬运等方面存在的问题,从材料的成形工艺技术和质量控制等方面提出一些探讨性的建议和措施。     

TA15钛合金支臂近等温锻造工艺

TA15钛合金支臂是某机承力构件,采用近等温锻造工艺,将近等温锻造成形技术应用于TA15钛合金支臂难变形合金外形复杂锻件生产,通过控制模具温度在坯料加热温度以下某一范围内,避免锻造过程中温升并使坯料处在较高塑性区,有效降低材料流动抗力,提高锻件组织均匀性、一致性,生产出组织性能合格锻件.     

钛合金负角度圆框类零件热冲压成形工艺研究

结合某钛合金负角度半圆框零件的热冲压成形,提出了一种通过无侧压装置的热成形设备完成钛合金负角度圆框类零件成形的工艺方法。详细介绍了工艺方案的制定、模具结构的设计和工艺试验中遇到的零件底面不平度问题。     

低温复杂结构件特种成形工艺

研究了等离子旋转电极制备低温钛合金球形粉末的特性,采用热等静压成形工艺,制备低温钛合金粉末冶金材料,并对比分析了组织与性能.以低碳钢为材质,加工装配专用芯模,开展粉末冶金TA7 ELI钛合金构件净成形技术研究,实现了大尺寸、薄壁、半封闭式火箭发动机低温转子高性能、高可靠性的整体净成形.结果表明:等离子旋转电极制备的低温钛合金球形粉末,具有非常高的球形度和振实密度,粒径分布可依据需求控制在一定范围内,非金属夹杂含量每千克不超过20个;粉末冶金低温钛合金材料性能全面达到同批次锻件性能水平,微观组织呈等轴状;粉末冶金低温钛合金氢泵叶轮已通过了发动机型号低温全程试车考核.     

滚弯成形解析建模与数值分析

建立了考虑材料塑性强化的滚弯成形力学分析解析模型,推导出了应力应变、残余应力以及回弹半径计算公式.基于非线性有限元软件,对滚弯成形进行了动态模拟,对应力应变状态、塑性应变分布、残余应力以及回弹等进行了分析计算,结果表明:板料滚弯成形初始效应明显,下压点附近曲率不均匀;采用足够的滚弯时间后,中间段的曲率均匀度很好;成形半径与上辊下压量呈近似幂函数关系;多道次滚弯可以减小两端的曲率波动和最大应力应变.最后通过与滚弯成形试验数据的对比,分析和验证了解析模型与数值模型的适用性和精度.     

应用加工硬化率研究TA15钛合金β区变形的动态再结晶临界条件

基于位错理论探讨了材料大应变条件下的加工硬化率曲线及动态再结晶的拐点判据,利用在变形温度1050～1100℃、应变速率0.001～1s-1条件下等温恒应变速率压缩试验获得的应力-应变数据,采用加工硬化率处理方法,研究了TA15钛合金β区变形的动态再结晶临界条件,并应用Zener-Hollomon参数建立了临界应变模型。结果表明,TA15钛合金在本试验条件下呈现两种曲线特征类型的应力-应变曲线,其θ-σ曲线均呈现拐点及-θ/σ-σ曲线上出现最小值;临界应变与峰值应变之间具有一定的相关性,即εc/εp=0.62;临界应变与Z参数之间的函数关系为εc=1.72×10-2Z0.0605。     

TA15钛合金局部减重中空双层结构超塑成形/扩散连接工艺

在应变速率为0.001 s^-1、0.005 s^-1、0.01 s^-1,温度为880℃、900℃、920℃、940℃的条件下对TA15钛合金进行了高温拉伸试验,材料在920℃以上、0.005 s^-1以下的延伸率可超过500%,具有优异的超塑性能。计算了TA15钛合金的本构方程及在应变速率为0.005 s^-1时,不同温度下的应变敏感性指数m值和材料常数K值。通过超塑成形/扩散连接(SPF/DB)工艺,采用有限元模拟对双层结构件的壁厚分布进行分析,并获得了气压加载压力–时间曲线。在温度为920℃时,采用预镂空面板制得了局部减重的中空双层结构件,最小壁厚为0.31 mm,采用超声波C扫描对零件的扩散面积进行分析,结果表明,焊合率高于95%。     

钛合金空心点阵超塑成形/扩散连接成形工艺和性能研究

钛合金空心点阵是典型的承载–功能一体化结构,采用单轴拉伸方法,在不同温度、应变速率条件下测定TA15、TA32钛合金的超塑拉伸延伸率,最大延伸率分别达到1450%和950%,后在不同温度、压力条件下进行扩散连接试验。根据超塑拉伸和扩散连接试验,确定了超塑成形和扩散连接（Superplastic forming/diffusion bonding,SPF/DB）的最佳工艺参数为：920℃/1.5～2.0 MPa/2 h,制备了不同构型和几何参数的TA15、TA32钛合金空心点阵结构件。采用平压方法和三点弯曲方法测定了钛合金空心点阵的力学性能,压缩和弯曲强度最大值分别达到23.83 MPa、596MPa,通过有限元和试验分析的方法,研究了几何参数对钛合金空心点阵平压和弯曲性能的影响规律。采用单面加热方法,研究了钛合金空心点阵结构的隔热性能,在400℃/1 h条件下,隔热温差达到276.3～310℃。