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鈦合金內整流罩熱成形工藝方案

來源:鈦棒,鈦板,鈦管,鈦絲,鈦設備,鈦合金,鈦材 發布時間:2016-5-13 13:59:30

鈦合金板室溫塑性低、變形回彈大、易失穩起皺、對裂紋敏感易開裂,通常采用550~750℃的高溫熱沖壓成形(簡稱熱成形)。因此,TC1整流內罩必須熱成形。鈦合金TC1整流內罩高徑比達1.0,變形量大,變形力包括凸緣部分的板料內部徑向壓應力和凸模頂部周圍的板料內部拉應力也大,因而,在成形過程中,凸緣部分容易起皺,凸模頂部附近的板料存在開裂傾向,進入凹模但尚未貼模而處于懸空狀態的板料極易受壓失穩起皺;0.8mm的薄壁將加劇上述三處二類成形問題,使TC1整流內罩成形更加困難;頂部翻邊孔的存在加大了相關部分的板料開裂趨勢。

鈦合金TC1整流內罩是某新型國產航空發動機上的一種鈦合金板零件,薄壁、大高徑比、頂部有一內翻邊孔、呈旋轉拋物面結構特征,該鈦合金零件基本依照國外先進航空發動機的有關鈦合金板金零件結構尺寸設計而成,該鈦合金板金結構為國內首次采用,其成形難度大。本文對鈦合金TC1整流內罩的熱成形工藝進行了研究,并研制成功了多個合格裝機零件,這里主要介紹相關的熱成形工藝及其模具結構。

一般,高徑比大于0.5的回轉拋物面類板金零件需要兩道或兩道以上的拉延工序。在拉延過程中,板料破裂傾向或趨勢可以通過增加中間成形工序將總的大的變形化小分解到各成形工序的方法加以解決,板料起皺現象可以在增加中間成形工序的同時,通過中間過渡結構而消除。然而,增加熱成形工序和采用過渡結構等工藝措施與熱成形的基本工藝原則相矛盾。首先,為了減輕高溫氧化和吸氫等對鈦合金零件的有害影響,要求對鈦合金零件的加熱次數和累積加熱時間應盡可能的少,因此,鈦合金零件的熱成形工序愈少愈好,最理想的情況是只采用一道熱成形工序。其次,熱成形模具內部溫度通常按一定的梯度分布,距離加熱源即上、下加熱平臺愈近的模具部位溫度愈高,反之,相應模具部位的溫度愈低,因此,要求熱成形模具的總高度應盡可能地低。再次,多工序在增加模具數量的同時,也增加了模具結構的復雜程度,而在熱成形時,由于模具表面氧化及其溫度分布的不均勻等原因,模具滑動面之間極容易卡死,因此,熱成形模具結構應盡可能簡單。

解決上述矛盾的理想途徑應該是,采用最少的熱成形工序和最簡單的熱成形模具結構成形TC1整流內罩,也就是說,最好將熱拉延、熱翻邊和熱校形三者合一,只采用一道熱拉延校形工序成形TC1整流內罩,實際上,鈦合金板材本身良好的抗拉延變薄特性為此提供了可能。良好的抗拉延變薄特性意味著為了防止凸緣起皺,可以在相當大的范圍內通過增大壓邊力消除凸緣起皺;意味著為了防止進入凹模但尚未貼緊凸模而處于懸空狀態的鈦板受壓失穩起皺,可以在相當大的程度上增大壓邊力,以提高這部分板料內部的拉應力,從而等于相應地降低了其內部的徑向壓應力,達到基本甚至完全消除該部分材料因受壓失穩的起皺現象;意味著只要工藝措施得當,鈦板的開裂傾向可以得到有效地控制。綜上所述,應以增加壓邊力為主要手段,采用熱拉延、熱翻邊和熱校形三者合一的工藝方案,在一道熱拉延校形工序中,熱成形TC1整流內罩。

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