TC1M钛合金板材拉深成形过程中的形状畸变

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1.0～1.2kw、扫描速度2～3m/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

目的揭示工艺参数对钛合金锥形件柔性加热旋压成形过程的影响。方法采用基于abaqus平台建立的ta15钛合金柔性热旋有限元仿真模型和基于正交试验设计的模拟方案,研究了芯模预热温度、工件加热温度、旋轮与芯模间隙和旋轮进给比对该过程中,工件的切向拉应变和壁厚差的影响显著性与规律。结果获得了合理的工艺参数组合与回归方程。结论较小的旋轮进给比有利于抑制工件的破裂;适中的工件加热温度有利于获得较为均匀的壁厚。

研究了tb8新型亚稳定β型钛合金薄板的热处理工艺、再结晶行为、冷成形工艺与参数以及tb8钛合金的应用等.结果表明,该合金具有优异的冷成形工艺特性,通过一定的冷成形工艺手段和时效处理,可制造出在超高强度水平下tb8钛合金的薄壁钣金复杂零件.

研究了tc4钛合金板材高灵敏度双晶探头超声波检测中变型波、组织噪声的产生原因及影响。结果表明:变型波会给缺陷波定量评定带来影响,以缺陷波始脉冲波幅定量评定最为准确,对于缺陷波始脉冲之后的波幅超标应选用不同焦距的双晶探头进行对比检测。组织噪声的产生与板材中同取向粗大α相晶粒增多密切相关,通过减小脉冲宽度可有效降低组织噪声。

在研究薄板冲压成形原理和模型描述的基础上,采用ansys有限元方法对钛合金板材翻边成形进行了系统的分析,完成对钛合金板材的室温和高温下的翻边成形过程的模拟,预测板材成形过程中的应变分布,并得出室温和高温下极限翻边系数,预测值与试验值相比较,拟合良好,同时应变分布规律符合试验结果,证明了有限元方法模拟钛合金热成形性的可行性和准确性。

除超塑成形技术外,应用于钛合金板材成形的新工艺还有热成形/热蠕变成形、激光冲击/激光成形技术,以及处于实验室研究阶段的热介质成形技术等。

应用pam-stamp冲压模拟软件,对ta2m钛合金板材u形弯曲成形及回弹过程进行了数值模拟预测,并对模拟结果进行了工艺试验验证,得到了板料厚度、轧制方向以及相对弯曲半径等参数对回弹影响的数值结果,并对结果进行了分析。

利用电子背散射衍射(ebsd)取向成像技术,对ta17钛合金板材对接焊缝的显微组织、晶界特征和晶体学取向进行表征研究。结果表明其母材呈典型的轧制变形组织,且由α相和少量晶间分布的β相组成,大部分为小角度晶界,为基面织构。热影响区晶粒呈梯度长大分布。在焊接热传导下,热影响区晶粒得到回复和长大,大角度晶界逐渐增多。其织构继承了母材织构的特点,只是织构密度有所减弱。熔区为粗大的α'马氏体相交织成的网篮状组织,大部分为大角度晶界,织构比较漫散。

ta1钛合金板材洛氏硬度b标尺试验结果不合格较多,检测中心与薄板车间试验结果差异较大。文章针对这种结果争议,通过试验验证找到数据存在差异的原因,并对如何更标准地进行钛合金板材洛氏硬度b标尺试验,提出有效的、良好的操作建议。

本文采用了正交试验方法,选取固溶温度、固溶时间、时效温度和时效时间四因素三水平对ti55531钛合金板材热处理制度进行了优化。实验结果表明:热处理制度为800℃/60minac+650℃/6hfc时,该合金板材的抗拉强度和屈服强度分别为1,242mpa、1,122mpa,延伸率为10.0%,强度和塑性达到了最佳匹配,为生产该合金板材热处理提供了依据。

通过研究钛合金在不同加热参数下进行水火弯板后的组织和性能,分析了水火弯板的加热温度和加热次数对钛合金的组织和性能的影响。结果表明,在600～900℃范围内进行水火弯板时,合金的性能同室温的相比,随着加热温度的升高,合金的σb有所增加,而σ0.2和δ5均较大幅度地减小。随着加热次数的增加,合金的σb和σ0.2逐渐增加,而δ5则逐渐减小。合金的塑性和韧性随着加热温度的升高和加热次数的增加而下降,这是由表面产生脆性层和晶粒长大所造成的

研究ti-55钛合金板材在890～910℃、初始变形速率为4.4×10~(-4)～1.76×10~(-3)s~(-1)条件下的超塑性变形行为。结果表明:在900℃、初始应变速率为8.8×10~(-4)s~(-1)变形条件下平均晶粒尺寸在4μm左右细小等轴晶的ti-55钛合金板材的伸长率可达1300%,表现出良好的超塑性;在一定成形温度下其超塑伸长率随应变速率的增大呈先增加后降低的趋势,存在最佳应变速率8.8×10~(-4)s~(-1),高于或低于8.8×10~(-4)s~(-1),板材的超塑变形能力均有明显降低;在高应变速率下,ti-55板材的最大伸长率向高温区移动;超塑性变形过程中晶粒呈相互聚合长大的现象,应变诱发组织粗化是超塑变形过程中组织粗化的主要因素。

为提高钛合金板材的表面硬度,对其进行了火焰加热淬火表面强化处理,采用数值模拟的方法研究了火焰加热的温度场以及沿壁厚方向上的温度变化特点,分析了金相组织和硬度。试验结果表明:采用火焰加热淬火表面强化工艺可以获得晶粒细小、硬度高于基体硬度的强化层,火焰强度越高,表面硬化效果越好,表面最高硬度达456hv;在火焰线扫描速度保持一定的条件下,火焰喷射强度影响的主要是合金表面硬度值,对其淬透层厚度影响不大。

在数值模拟研究压边力、毛料直径、凸凹模圆角半径、变形温度等对5a90铝锂合金板材拉深成形影响的基础上,采用正交试验设计方法对拉深成形工艺参数进行了优化设计,并进行了相应的拉深成形试验研究,研究表明,变形温度对拉深成形影响最显著,其次是毛料大小,而变形速度和压边力大小的影响较小,同时,通过对试验结果的计算、分析和总结,获得了5a90铝锂合金板材拉深成形的最佳工艺参数组合,在最佳工艺参数条件下,铝锂合金的拉深系数达到了0.45.

针对大型钛合金板材磨削过程中存在的问题,研究了自适应控制技术在平面砂带磨床恒压随型磨削加工钛合金板材中的应用,在分析平面砂带磨削加工过程的基础上,建立了系统控制对象数学模型,设计并采用自适应控制技术应用于控制磨削加工。结果证明,所应用的自适应控制技术能较好的保证恒压磨削,有效地提高了钛合金板材表面深度尺寸精度。

主要回顾了我国钛及钛合金板材标准化历程,重点介绍了本世纪钛板材国标体系的重要变化及完善情况,并与国外先进标准进行了对比,提出了进一步完善和发展我国钛板材标准体系的发展思路、改进意见和建议。

为了满足我国航空航天等领域对钛及钛合金板材的需求,占领国内外钛及钛合金板材的高端产品市场,宝钛集团有限公司研制了真空蠕变矫形炉。该设备属国内首创,与国外同类设备相比自动化程度、主要技术性能指标、使用效果以及生产的钛及钛合金板材质量均已达到国际先进水平。自2007年到2009年3年间为宝钛集团新增产值57560万元,新增利润8000万元,不仅满足了国内航空航天等领域的需求,还为国外客商提供了大量的产品,使我国的钛及钛合金板材加工技术上了一个台阶,提升了中国制造的影响力。

为了使板坯在轧机咬入之前温度均匀、表面氧化轻微,综合分析了目前常用加热炉的优点和存在的不足,设计了一种新型的钛及钛合金板材轧前加热装置。该装置的主体包括一个箱式辊底电炉和一个替换工作辊道组,它们可根据需要随时上线或离线移动。与其它加热炉相比,该装置距离轧机更近,板坯出炉后的运输时间更短,最终入轧机前的板坯仍保持高的加热质量。该装置除了可进行钛及钛合金板坯的轧前加热、快速补温外,还可兼顾部分成品退火处理。其生产模式灵活,大大提高了设备的利用率和生产效率。

采用x射线衍射分析技术,探讨了六方晶系合金板材弹性模量的计算方法。经不同退火工艺(850～1050℃)的合金板材,其织构由{1120}(1010)转向{1010}(0001)+{1013}(0001)双重织构,对应的轧向弹性模量由1077gpa变为1332gpa,该结果与实测值相吻合。

首次对tc4钛合金板进行了激光冲击成形实验研究,实现了tc4板的激光冲击成形。并利用金相显微镜、扫描电镜(sem)和显微硬度计分析了冲击成形后试样组织结构和表层硬度的变化。实验结果表明激光冲击成形技术不但可以实现对tc4钛合金板的成形,而且还可以提高了tc4钛合金板的物理和力学性能。最后通过与sus304不锈钢成形效果的比较,说明了tc4钛合金比sus304不锈钢更难成形。

为了探索钛合金板材激光冲击成形的新工艺这一目的,采用了激光冲击波技术对钛合金板料进行了激光冲击成形实验和仿真分析,取得了在激光波长为1.054μm、脉宽约23ns、能量约35j、有效光斑直径8mm、脉冲重复率0.5hz条件下,钛合金板料变形的实验和仿真数据。实验和仿真结果均表明,对于钛合金这一类用传统的加工工艺难以成形的材料,采用激光冲击这一新颖先进的加工手段,只要控制好用于冲击的激光参数和冲击路径,就可以使板料发生事先设定的小曲率变形。这一实验和仿真结果对揭示在激光连续冲击条件下,激光加工参数、板料力学性能、约束边界、冲击路径等条件对板料小曲率成形深度、成形轮廓的影响是有帮助的。

从大量钛合金板材室温拉伸试验中发现,如果板材试样夹具使用不当,会造成拉伸曲线异常,直接影响试验结果。为此,按照gb/t228-2002室温拉伸试验方法,分别选用规格为3.0mm和1.2mm厚的ta15以及2.5mm厚的tc4钛合金板材试样,采用打孔夹具和楔形夹具夹持试样进行室温拉伸试验,对拉伸曲线出现的异常现象进行了分析。结果表明,用打孔夹具夹持强度高达1000mpa的ta15,tc4板材试样进行拉伸试验时,将会发生连接销和试样孔接触打火、震动,孔变形而造成拉伸曲线出现异常驼峰现象,因此无法根据拉伸曲线计算出正确的屈服强度(σ0.2)。如果换用楔形夹具夹持试样进行试验,则可得到正常的拉伸曲线而不影响真实屈服强度的计算。故合理选取夹具进行试验,是获得正常拉伸曲线及真实强度值的关键因素。