钛合金高尔夫球杆头塑性成形基础研究

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1、摘要论文题目钛合金高尔夫球杆头塑性成形基础研究专业材料加工工程研究生刘运祯指导教师张耀宗摘要由于钛及其合金具有比强度高耐蚀性好等特点已广泛用于各种体育器械如钛制网球拍滑雪杖雪铲登山冰杖登山钉雪橇击剑防护面罩钓鱼杆以及用作田径赛跑鞋用的注射成型Ti-Fe系鞋底钉等另外用Ti-Al-V系合金无缝管制作的高尔夫球杆球杆头在美国和日本深受体育爱好者的欢迎随着体育器械工业的发展与技术进步钛及钛合金在民用工业中的应用越来越广泛作为通常条件下的难变形材料钛合金以其变形抗力大工艺参数容差小成形件质量对工艺参数敏感且难以控制等特点而成形困难采用

2、传统的工艺设计与控制方法很难快捷而有效地生产出合格的零件这亟待从工艺过程设计质量控制体系和生产过程控制等方面入手来提高各种难变形的工艺设计水平与成形制造精度本文以高尔夫球杆头中1号球杆头为研究对象针对其所用材料TC4合金的成形特点采用有限元数值模拟软件分析研究了不同工艺条件下TC4合金的成形规律并以此为基础对某牌号高尔夫球杆头的本体部分的实际成形过程进行了数值模拟及相关试验研究主要成果和新见解如下1通过工艺分析和材料变形特点的研究将所研究的高尔夫球杆头分解为本体部分打击面和杆部本文主要研究本体部分的超塑胀形成形工艺通过分析认为

3、采用超塑胀形的方法既可省去真空熔炼和离心浇注等昂贵的设备和由于铸造本身所带来的烦琐的手工研磨与检验的过程又可大大的节约成本提高产品质量保护工人的身体健康2运用ABAQUS/Explicit模块对高尔夫球杆头本体部分在最佳超塑状态下成形过程进行了数值模拟分析分析了成形过程中应力应变及料厚分布规律得到了该应变速率下的压力-时间曲线为试验提供了有效参考也为钛合金高尔夫球杆头超塑成形工艺与模具优化设计提供了理论依据3通过数值模拟分析了钛合金超塑胀形工艺成形高尔夫球杆头的壁厚分布规律着重研究了胀形过程中危险点的厚度变化通过对不同加载路径

4、摩擦系数和流动应力对应变速率的敏感性指数m的对比分析得出影响壁厚分布的重要规律为试验的成功奠定了基础4通过试验证明钛合金高尔夫球杆头超塑成形工艺研究工作取得了一定I摘要的效果达到了预定的目标证实了工艺方案的可行性为钛合金高尔夫球杆头生产新工艺的开发开辟了新的道路关键词钛合金高尔夫球杆头超塑胀形数值模拟壁厚分布论文类型应用基础研究II摘要SubjectBasicresearchonplasticformingoftitaniumalloygolfclubheadSpecialtyMaterialsprocessingengine

5、eringNameLIUYun-ZhenSupervisorZHANGYao-ZongABSTRACTBecausethetitaniumandit’salloyhavethespecifictenacityandthecorrosionresistanceisgoodandsooncharacteristicshavewidelyusedineachkindofsportsequipment.Likethetitaniumtennisracket,theskipole,thesnowshovel,theicestickfor

6、ascendingmountain,themountaineeringnail,thesled,thefencingfaceguard,thefishingrod,thefishlineaswellastheTi-Fealloyshoesolenailthatformedbytheinjectionmoldingfortheshoeswhichusedfortrackandfieldmeetandsoon.Moreover,thegolfclubandit’sheadwhichmadebyTi-Al-Valloyseamles

7、stube,itiswelcomedbythesportsamateurinAmericanandJapanesedeeply.Alongwiththedevelopmentofthesportsequipmentindustryandtheadvancementofthetechnology,thetitaniumandthetitaniumalloyaregettingmoreandmorewidespreadinconsumerindustryapplication.Asthematerialthatdifficultt

8、odistortattheusualconditions,Itisdifficulttobeformedbecausethecharacteristicsthattheresistancetodeformationoftitaniumalloyisbig,theparamet