钛合金钣金零件成形ppt课件.ppt

20、钛合金钣金零件成形钛合金钣金零件成形 概述概述概述概述冷成形冷成形冷成形冷成形主要内容主要内容 热成形热成形热成形热成形 钛钛合合金金材材料料的的强强度度可可与与钢钢比比美美，但但比比钢钢轻轻40%比比重重约约为为4.5，当当飞飞机机速速度度超超过过M2.6，机机体体表表面面温温度度超超过过200后后，铝铝合合金金已已经经不不能能用用作作飞飞机机壳壳体体的的主主要要结结构构材材料料，钛钛合合金金将将取取而而代代之之在在200350的的温温度度区区间间，钛钛合合金金的的强强度度重重量量比比超超过过不不锈锈钢钢和和铝铝，处处于于比比较较最最有有利利的的地地位位，此此外外，钛钛合合金金的的裂裂纹纹扩扩展展速速度度低低，疲疲劳劳强强度度高高，抗抗应应力力腐腐蚀蚀性性能能好好，适适用用于于承承载大，可靠性要求高的重要结构载大，可靠性要求高的重要结构 概述概述概述概述 钛钛合合金金相相对对铝铝合合金金来来说说，材材料料的的屈屈服服应应力力相相对对于于强强度度及及限限的的比比值值高高，所所以以钛钛合合金金的的强强度度高高，变变形形力力大大，手手工工冷冷成成形形比比较较困困难难弹弹性性模模数数和和屈屈服服应应力力的的比比值值小小，材材料料的的回回弹弹量量大大，抵抵抗抗失失稳稳起起皱皱的的能能力力差差。

可可以以看看出出，钛钛合合金金在在常常温温下下的的成成形形加加工工性性能能比比较较差差，而而加加热热成成形形却却是是克克服服以以上上缺缺陷陷的的最最好好加加工工方法 在合理的范围内提高温度，材料的塑性好，贴模精度在合理的范围内提高温度，材料的塑性好，贴模精度 从从以以上上的的分分析析可可以以看看出出，冷冷成成形形只只适适用用于于加加工工形形状状简简单单，外形弯曲率变化比较小的零件外形弯曲率变化比较小的零件概述概述概述概述 冷成形特点和工艺方法冷成形特点和工艺方法 板材冷成形特点和工艺方法见表板材冷成形特点和工艺方法见表20.1包包辛辛格格效效应应：带带有有残残余余应应力力的的零零件件在在反反向向加加载载时时，往往往往降降低低屈服极限这一现象称为包辛格效应屈服极限这一现象称为包辛格效应 钛钛合合金金型型辊辊成成形形比比闸闸压压成成形形可可减减少少弯弯曲曲半半径径为为个个板板料料厚厚度度，且且残残余余内内应应力力较较低低，是是一一种种生生产产板板弯弯型型材材的的高高生生产产率率方方法退退火火或或固固溶溶处处理理的的钛钛及及钛钛合合金金均均可可在在室室温温下下压压下下陷陷，固固溶溶加加时时效效强强化化的的钛钛合合金金不不能能在在室室温温下下压压下下陷陷，钛钛及及其其合合金金由由于于厚厚向向异异性性指指数数r值值较较大大，拉拉伸伸时时在在应应力力危危险险断断面面处处，有有最最大大的的强强化化效效应应，而而在在双双向向拉拉 压压应应力力状状态态的的突突缘缘区区域域，不不但但没没有有强化，且略有强化，且略有软化软化， 冷成形冷成形冷成形冷成形 所所以以，从从传传统统的的危危险险断断面面强强度度来来讲讲，钛钛具具有有最最好好的的拉拉伸伸性性，超过现用的铅、铜、钢等所有金属。

超过现用的铅、铜、钢等所有金属 钛钛及及钛钛合合金金在在厚厚向向异异性性对对拉拉形形的的作作用用与与拉拉深深相相反反，即即成成形形区区受受双双拉拉而而强强化化，在在夹夹钳钳与与模模胎胎间间的的应应力力危危险险断断面面处处却却没没有有强强化化或或强强化化甚甚少少，因因此此厚厚向向异异性性指指数数越越小小的的板板料料拉拉形形越越有有利利 b/ 0.2比比值值小小，预预拉拉力力的的控控制制要要求求严严，硬硬度度高高，拉拉形形机机钳钳口口易易磨磨损损打打滑滑，需需用用特特制制钳钳口口片片弯弯曲曲抗抗力力大大，对对机机床床吨吨位位要要求求大大，均均匀匀延延伸伸率率小小，不不能能制制做做复复杂杂形形状状的的零零件件拉拉弯弯时时的的特特点点是是回回弹弹较较大大，并并随随型型材材剖剖面面形形状状剧剧烈烈变变化化，回回弹弹难难以以掌掌握握，宜宜采用两次拉弯采用两次拉弯 冷成形冷成形冷成形冷成形 厚厚度度4.75mm以以下下的的固固溶溶和和时时效效强强化化的的钛钛合合金金零零件件，室室温温下下最最大大的的校校形形量量为为0.76mm，大大于于此此值值时时，校校形形后后应应进进行行消消除除应应力力热热处处理理。

消消除除应应力力可可以以提提高高零零件件尺尺寸寸和和形形状状的的稳稳定定性性，减少包辛格效应和应力腐蚀减少包辛格效应和应力腐蚀 冷冷成成形形限限于于制制做做形形态态简简单单的的钛钛合合金金零零件件，主主要要原原因因是是回回弹弹和起皱问题严重，工艺设计时应采取措施和起皱问题严重，工艺设计时应采取措施 冷成形冷成形冷成形冷成形 解决回弹的方法主要有解决回弹的方法主要有 1、修回弹角，如橡皮成形的模具，在弯边处修出回弹角；、修回弹角，如橡皮成形的模具，在弯边处修出回弹角； 2、把把开开口口翻翻边边件件组组合合成成封封闭闭的的翻翻边边，用用于于预预成成形形件件，即即把把大的角度回弹变成小的长度回弹；大的角度回弹变成小的长度回弹； 3、局部增大毛料，以增加拉应力或刚性来减少回弹；、局部增大毛料，以增加拉应力或刚性来减少回弹； 4、尽量采用拉形、拉弯和胀形等方式加工；、尽量采用拉形、拉弯和胀形等方式加工； 5、采采用用过过渡渡模模，预预成成形形的的弯弯形形超超过过需需要要的的1%3%，利利用用反开车软化（包辛格效应）校形反开车软化（包辛格效应）校形冷成形冷成形冷成形冷成形 解决起皱的方法解决起皱的方法 1、组组合合成成形形，即即把把薄薄板板叠叠合合成成形形，以以增增加加抗抗皱皱能能力力，也也可可用加较厚钢板作衬料。

用加较厚钢板作衬料 2、增加抗皱埂增加抗皱埂 3、增加磨擦力，用阻滑剂减少毛料流动堆集增加磨擦力，用阻滑剂减少毛料流动堆集 4、增大毛料尺寸增大毛料尺寸 5、采采用用预预成成形形毛毛料料，用用通通用用设设备备将将毛毛料料相相应应的的地地方方进进行行放放料和收料，或压埂及弯边等预加工料和收料，或压埂及弯边等预加工冷成形冷成形冷成形冷成形 热热成成形形是是借借助助于于温温度度、压压力力及及时时间间等等工工艺艺因因素素来来加加工工零零件件，温温度度作作用用是是降降低低变变形形抗抗力力，提提高高材材料料塑塑性性和和改改善善成成形形状状态态压压力力的的作作用用是是平平衡衡成成形形时时的的弯弯形形抗抗力力，时时间间是是满满足足松松驰驰和和进进入蠕变状态所需要的条件入蠕变状态所需要的条件 热热成成形形按按工工序序分分为为热热成成形形，热热成成形形兼兼校校形形，热热成成形形兼兼热热处处理（淬火、固溶、回火、退火及消除应力）理（淬火、固溶、回火、退火及消除应力） 热热成成形形按按工工艺艺规规范范分分为为：低低温温（室室温温）、中中温温（回回复复、再再结结晶晶、时时效效、回回火火）和和高高温温（淬淬火火、固固溶溶，其其他他），加加热热方方式式有有恒恒温温差差，变变温温和和局局部部加加温温等等，压压力力有有真真空空、低低压压，中中压压及及高高压压等等，成成形形介介质质有有汽汽体体（氩氩、氮氮、空空气气、水水蒸蒸气气），液液体体（油油、水水、化化合合物物）和和固固体体（橡橡胶胶、纤纤维维、粒粒子子、金金属属块块、复合材料）复合材料）， 热成形热成形热成形热成形 加热温度的高低取决于成形的目的：加热温度的高低取决于成形的目的： 1、低低温温（消消除除应应力力温温度度以以下下）：加加热热177260，可可改改善善钛钛板板室室温温下下的的成成形形性性，抑抑制制破破裂裂。

对对许许多多钛钛板板要要避避免免在在288455范围内成形，此温度范围对抑制裂纹不利范围内成形，此温度范围对抑制裂纹不利 2、中中温温（消消除除应应力力温温度度范范围围）：加加热热482649，提提高高塑塑性，解决回弹问题和降低成形力性，解决回弹问题和降低成形力 3、高高温温（再再结结晶晶退退火火和和相相变变温温度度范范围围）：加加热热732950，利利用用位位错错和和扩扩散散蠕蠕变变，显显著著的的降降低低成成形形力力，利利用用与与温温度度相相匹配的应变速率，实现超塑成形的蠕变成形匹配的应变速率，实现超塑成形的蠕变成形热成形热成形热成形热成形图图图图20.1 20.1 对强度的影响对强度的影响对强度的影响对强度的影响 图图图图20.2 20.2 对延伸率的影响对延伸率的影响对延伸率的影响对延伸率的影响 成成形形压压力力的的高高低低对对消消除除已已出出现现的的皱皱纹纹有有明明显显的的好好处处，但但对对抑抑制制卸卸载载后后的的回回弹弹却却作作用用不不大大，因因此此应应尽尽量量在在所所选选温温度度下下用用最小压力，避免工装变形和节约能源最小压力，避免工装变形和节约能源 在在低低温温成成形形时时，加加载载速速度度对对变变形形抗抗力力和和塑塑性性影影响响不不大大，而而在在中中温温和和高高温温时时影影响响越越来来越越显显著著，加加载载速速度度和和温温度度对对TC4钛钛合合金金强强度度的的影影响响见见图图20.1，加加载载速速度度和和温温度度对对TC4钛钛合合金金延延伸率的影响见图伸率的影响见图20.2。

毛毛料料加加热热时时主主要要选选择择：在在空空气气电电炉炉内内加加热热；毛毛料料直直接接通通电电的的自自阻阻法法加加热热；红红外外线线辐辐射射区区加加热热；电电感感应应法法加加热热；毛料与热模具接触加热；毛料与热模具接触加热；喷灯和焊炬等燃气加热喷灯和焊炬等燃气加热热成形热成形热成形热成形 热校形热校形 热热校校形形是是借借助助温温度度、时时间间和和压压力力因因素素，使使材材料料和和残残余余应应力力获得松驰的过程获得松驰的过程 热热校校形形可可以以提提高高成成形形准准确确度度，贴贴模模间间隙隙可可达达0.01mm，可可增增加加零零件件形形状状尺尺寸寸的的稳稳定定性性，减减少少应应力力腐腐蚀蚀，提提高高产产品品性性能能（减少反载软化，提高断裂韧性，增强抗疲劳和蠕变能力）减少反载软化，提高断裂韧性，增强抗疲劳和蠕变能力） 按工序分为：热校形、热校形按工序分为：热校形、热校形 热处理，热成形热处理，热成形 热校形 应应用用范范围围：要要求求形形状状和和尺尺寸寸稳稳定定的的零零件件校校形形，易易受受应应力力腐腐蚀蚀的的零零件件校校形形，包包辛辛格格效效应应大大的的零零件件校校形形，非非室室温温下下使使用用的的零零件件校校形形，低低塑塑性性材材料料零零件件校校形形，校校正正量量过过大大的的零零件件校校形形，高高弹弹性性材材料料零零件件的的校校形形，已已进进行行强强化化处处理理的的零零件件校校形形，热热处处理变形过大的零件校形，高强度或板材零件的校形。

理变形过大的零件校形，高强度或板材零件的校形热成形热成形热成形热成形。