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1、TC27鈦合金是國內(nèi)自主研發(fā)的一種新型高強(qiáng)度、高韌性和高淬透性近?型鈦合金,可以應(yīng)用于航空航天及履帶車輛的結(jié)構(gòu)件中。TC27鈦合金鍛件的鍛造過程中鍛件內(nèi)部容易出現(xiàn)有缺陷的變形組織,無法保證鍛件的質(zhì)量。本文利用加工圖技術(shù)和有限元技術(shù)相結(jié)合的方法,實(shí)現(xiàn)從應(yīng)力狀態(tài)可加工性和內(nèi)稟可加工性兩方面對(duì)鍛造過程中的變形組織進(jìn)行模擬與預(yù)測(cè)。將該方法應(yīng)用對(duì)TC27鈦合金平衡肘鍛件鍛造過程進(jìn)行數(shù)值模擬,并優(yōu)化其工藝參數(shù),研究結(jié)果對(duì)獲得性能良好的平衡肘鍛件具有
2、一定的指導(dǎo)意義和實(shí)用價(jià)值。
利用加工圖理論和失穩(wěn)變形判據(jù)獲得了TC27鈦合金在不同應(yīng)變下的失穩(wěn)圖,并確定了失穩(wěn)變形組織熱力參數(shù)窗口為:溫度700℃~850℃,應(yīng)變速率0.25 s-1~70 s-1、溫度850℃~900℃,應(yīng)變速率0.6s-1~70 s-1、溫度900℃~1000℃,應(yīng)變速率1 s-1~70 s-1、溫度1000℃~1080℃,應(yīng)變速率0.5 s-1~70 s-1、溫度1080℃~1200℃,應(yīng)變速率0.3 s
3、-1~70 s-1。
將失穩(wěn)變形組織熱力參數(shù)窗口導(dǎo)入 Deform3D有限元軟件,實(shí)現(xiàn)了對(duì)Deform3D有限元軟件的二次開發(fā)。對(duì)TC27鈦合金在900℃,0.1s-1、900℃,1s-1和900℃,10s-1時(shí)熱壓縮過程中的失穩(wěn)變形組織演變規(guī)律進(jìn)行了模擬和預(yù)測(cè)。結(jié)果表明:在900℃,0.1s-1壓縮時(shí),試樣在整個(gè)壓縮過程中都為穩(wěn)定變形組織;在900℃,1s-1壓縮時(shí),試樣中心區(qū)域和端面外圓周區(qū)域在壓縮過程中先后進(jìn)入失穩(wěn)變形組
4、織窗口,并隨著變形的進(jìn)行,失穩(wěn)變形組織區(qū)域逐漸擴(kuò)大,至壓縮結(jié)束時(shí)試樣的大部分區(qū)域處于失穩(wěn)變形組織窗口。在900℃,10s-1壓縮時(shí),試樣在整個(gè)壓縮過程中所有區(qū)域均為失穩(wěn)變形組織。
利用二次開發(fā)后的Deform3D有限元軟件對(duì)TC27鈦合金平衡肘鍛件的鍛造過程進(jìn)行模擬分析,研究鍛造過程中鍛件幾何形狀的變化,溫度場(chǎng)、等效應(yīng)變場(chǎng)、等效應(yīng)力場(chǎng)、載荷大小及鍛件失穩(wěn)變形組織的演變規(guī)律進(jìn)行了研究分析。研究結(jié)果表明:在平衡肘成形過程中,彎角部
5、位最先出現(xiàn)失穩(wěn)變形組織,隨著加載步的增加,失穩(wěn)變形組織區(qū)域逐漸擴(kuò)大,加載結(jié)束時(shí),鍛件外沿周區(qū)域和毛邊槽的橋部區(qū)域都出現(xiàn)了失穩(wěn)變形組織。
在分析影響型槽填充情況、失穩(wěn)組織變形情況、變形載荷工藝參數(shù)的基礎(chǔ)上,設(shè)計(jì)了一個(gè) L16正交試驗(yàn),研究了因素(中間坯形狀及尺寸、液壓機(jī)壓下速度、始鍛溫度、摩擦因子)對(duì)型槽填充情況、失穩(wěn)組織變形情況、變形載荷的影響規(guī)律。研究表明:中間坯形狀及尺寸對(duì)型槽填充情況的首要影響因素,壓下速度對(duì)失穩(wěn)組織變形
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