钛合金型材多点三维热拉弯成形工艺及其微观组织演化

为解决钛合金等难加工材料型材的三维弯曲成形问题,提出了多点三维热拉弯成形工艺并研制了成形装备。通过成形试验探索了预拉伸量、补拉伸量和成形温度等工艺参数对TC4钛合金L形截面型材的三维热拉弯成形规律,其中成形温度是影响回弹变形的最主要因素,当温度一定时,采用预拉伸量为100%ε_(s)、补拉伸量为20%ε_(s)时(ε_(s)为屈服应变参数),型材达到最佳的成形状态。基于成形试验和材料力学性能测试结果建立了预测多点三维热拉弯成形工艺成形过程和回弹过程的有限元仿真模型,回弹预测误差小于15%,验证了模型的有效性。此外,对成形前后的TC4钛合金进行了微观组织观测,研究结果表明,与初始未变形样件相比,三维热拉弯成形后的TC4钛合金产生了相变,(101-0)晶面织构强度显著提高,两相晶粒尺寸均有所减小,TC4钛合金成形件的塑性变形能力得到了提高,且几何必需位错密度有所增大。

型材热拉弯蠕变复合成形工艺技术及装备

热拉弯蠕变复合成形工艺复合了热拉弯成形和热蠕变成形两种工艺,首先将毛料加热到适合热成形的温度区间;然后通过机床夹钳对其以一定应变速率施加预拉力;之后毛料在此预拉力作用下贴合模具。毛料贴模后夹钳不动,使毛料在一定温度条件下保持外形一定时间,通过材料的蠕变特性,实现一次精确成形。该工艺可显著减小回弹,提高成形精度,降低零件的制造成本。文章介绍了型材热拉弯蠕变复合成形工艺技术的原理、工艺路径、工艺特点及国内外相关装备的研制现状,展望了该工艺技术的发展趋势。

TC4板材三维热拉弯回弹仿真研究

基于三维弯曲件在三维拉弯成形中的变形机理,研究TC4板材在三维热拉弯成形中的应力变化和回弹规律。分析得知三维弯曲件的成形过程包括弯曲和扭转两种变形,并在此理论基础之上,构建TC4板材的材料模型,根据实验,得到600~850℃条件下TC4板材的应力应变曲线,搭建应力应变本构关系,并完成矩形截面型材拉弯模具设计。在abaqus中建立TC4板材三维热拉弯模型,在拉伸温度为750℃,拉伸速率为0.001 m/s的条件下进行三维热拉弯模拟仿真,验证TC4板材三维热拉弯模具型面设计方法的有效性。对仿真结果进行分析,提出了通过仿真对回弹公式迭代补偿的方法,提高成形件的精度。

钛型材热拉弯蠕变成形电参数的计算

本文介绍钛型材热拉弯蠕变成形的主要质量要求及成形过程中电参数的计算方法 。

基于有限元反求的热拉弯成形界面接触换热系数研究

使用热拉弯成形工艺中常用的石棉水泥板设计了一套平板模具,通过成形界面热传导试验,获得了钛合金板材与石棉水泥板模具在5~25 MPa载荷范围内进行热传导时的温度变化曲线,研究了两者间的传热规律,通过与有限元计算结果的反求对比,获得了不同载荷条件下的界面接触换热系数。研究发现：接触载荷越大,钛合金板料向模具传热越快,模具表面所能达到的最高温度越高;随着时间的推移,模具温度逐渐下降,不同载荷条件下模具的最终温度趋于一致;钛合金与石棉水泥板模具之间的界面接触换热系数随着接触载荷的增大而增大,但当载荷大于15 MPa时,两者间的微观接触状态基本趋于稳定,界面接触换热系数增大的越来越慢。

等温条件下非等截面钛合金型材热拉弯材料流动仿真研究

通过高温单向拉伸试验,获得了TC4钛合金挤压型材在700℃不同应变速率下的拉伸性能,并基于ABAQUS平台建立了带加强筋的U形截面钛合金热拉弯有限元仿真模型。研究了沿弧长方向挤压型材带筋和非带筋截面上的应力、应变变化规律和筋附近的材料流动行为。结果表明:挤压型材沿弧长方向由外侧向内侧应力逐渐减小,拉应力逐渐转变为压应力;加强筋处有较大的应力梯度,筋条顶部为压应力,底部为拉应力;在距离加强筋30 mm范围内应力有较大变化;仿真结果可为后续非等截面钛合金挤压型材精确拉弯成形、辅助加热装置设计和模具设计提供工艺指导。

中厚板辊式矫直机辊缝预设定模型的建立

中厚板辊式矫直机辊缝设定精度直接决定最终板形质量。以弹塑性弯曲变形理论为基础,对带钢经过各矫直辊时的弯曲曲率进行了设定和优化;将矫直过程中的带钢看作一个连续梁,计算带钢各受力点的弯矩,进而得到弯矩图和弯矩方程;根据曲率面积第二定理,计算带钢在各受力点的挠度即矫直辊的压下量。残余应力抽样检测结果表明,按计算结果设定辊缝可有效改善内应力,批量投产亦取得了很好的实际应用效果。

型材数控拉弯装备技术研究进展

型材拉弯在飞机、车辆生产中的应用越来越多,但国内对数控拉弯装备的研制远远落后于国外。为了提高国内数控拉弯装备的研究水平,对国内外相关装备技术进行了研究总结。从拉弯基本原理、热拉弯蠕变原理以及多维拉弯原理等3个方面介绍了型材拉弯工艺,然后根据不同的结构形式对拉弯机床进行分类并介绍了相应的典型机床,对拉弯机床数控系统的发展做了分析研究,并介绍了国内外拉弯工艺设计与仿真系统。针对热拉弯蠕变成形工装、多维拉弯装备、自动化装置等,对国内外相关装备做了简要介绍,最后提出了今后数控拉弯装备的发展趋势和研究方向。以上研究和分析旨在为国内数控拉弯装备的开发提供借鉴。