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TC2钛合金异型件热成形工艺

2021-01-30 11:04:25

钛合金结构零部件因重量轻、强度高、耐腐蚀等诸多特点在航空航天领域的应用越来越广泛。目前,飞机的机身承力件、机翼蒙皮、航空发动机的风扇叶片、压气机叶片、反推装置零部件、航天器以及导弹零部件均大量采用钛合金材料。

在常温下钛合金屈强比高、塑性差、变形回弹大。在高温下钛合金的塑性增强,回弹小。因此一般采用热成形工艺制造钛合金零件。但对于形状不规则的复杂钛合金零件,简单的热成形工艺不能实现。例如某型发动机反推装置中的一种材料为 TC2的钛异型件,翻边较高,弯曲半径小于板材允许的 小弯曲半径。常规的直接凸凹模热压成形后会开裂。俄罗斯制造此种零件采用的是在开裂处补焊的方法。目前,国内未见不采用补焊方法制造钛加工件此种零件的报道。钛异形件厂家对此种异型件成形开裂难题展开分析,确定成形工装及成形温度是研制此异型件的关键因素。

钛异形件

1.热成形工艺:沿型面压边的成形工艺

热成形模具具有压边结构,这种模具结构的特点是凸凹模之间带有压边圈,目的是在成形过程中对材料施加压边力,防止材料失稳起皱,同时材料在成形力的作用下形成“流动”。这样成形后的零件侧壁弯曲处的材料不会大量减薄。考虑到侧壁弯曲处的转折圆角较小,成形时材料所受的变形抗力大,容易断裂。因此,应合理加大凹模型面的拉伸圆角 R1 以及压边圈与凹模的“V”形转角 R2。

2.热成形工艺:中心顶出的成形工艺

成形模具具有中心顶出结构,这种结构的设计目的是在凸模和顶出模芯的约束下,零件的“V”型面预先成形,底面弯曲圆角首先达到设计要求。然后再缓慢合模。

一般来说,TC2 材料在 600℃以上成形性能较好,但实际的成形温度与零件的复杂程度有关。因此,应根据成形零件的具体结构选用合适的成形温度。

另外,从某种程度上说,成形模具直接决定了成形的结果。对此种异型零件,设计了 2 种成形模具,在不同的温度下采取了不同的成形方式来解决该异型件的成形开裂的难题。

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