TC4鈦合金深筒形件的超塑成形及其精度控制.pdf

1、自1970年成功地利用鈦合金超塑成形大型航空結(jié)構(gòu)件以來，鈦合金超塑成形在航空航天領(lǐng)域得到了越來越廣泛的應(yīng)用。超塑成形技術(shù)正被越來越多地應(yīng)用于航空宇航結(jié)構(gòu)件的加工和制造，由于超塑成形采用脹形工藝，其成形精度的控制也就必然是一個(gè)關(guān)鍵問題。
　　本文以TC4合金深筒形零件的超塑成形為背景，對(duì)超塑成形工藝中的精度控制進(jìn)行了研究。通過有限元分析和模擬件成形實(shí)驗(yàn)對(duì)脹形精度的影響因素進(jìn)行了分析和總結(jié)，結(jié)合TC4合金的超塑成形實(shí)驗(yàn)，提出了一系列的

2、工藝優(yōu)化方案，對(duì)超塑成形技術(shù)精確度的控制和提高具有實(shí)際意義。
　　首先根據(jù)深筒形零件的制造工藝流程，制定了超塑正反向脹形工藝，并設(shè)計(jì)了上模和下模。使用ZnAl5共晶合金板料進(jìn)行了模擬件的超塑成形實(shí)驗(yàn)。結(jié)果顯示，零件在壁厚分布上得到了較好的控制，初步驗(yàn)證了超塑性正反脹形工藝用于成形該深筒形零件的可行性。
　　使用MARC軟件對(duì)脹形過程以及壁厚分布進(jìn)行了有限元模擬。對(duì)于不同的預(yù)成形方案以及不同摩擦系數(shù)的脹形過程進(jìn)行有限元模擬的結(jié)

3、果表明，合理的預(yù)成形工藝可以在很大程度上起到變形均勻化、緩解零件壁厚不均勻的問題；適當(dāng)增加上模的摩擦系數(shù)，有助于增強(qiáng)預(yù)成形的工藝效果。而下模的摩擦?xí)觿“辶系睦?，且脹形深度越大，摩擦?duì)于板料拉薄的影響越明顯，減小下模的摩擦系數(shù)有助于壁厚的均勻分布。與TC4合金超塑成形實(shí)驗(yàn)得到的深筒形零件厚度分布實(shí)測(cè)結(jié)果比較，表明有限元模擬能很好地對(duì)成形過程以及零件厚度分布做出預(yù)測(cè)。
　　對(duì)TC4合金進(jìn)行了高溫拉伸試驗(yàn)，分別對(duì)模具材料和TC4合金