TC4合金大型框锻件成形工艺设计与过程模拟

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1、西北工业大学-T-学硕士学住论文摘要随着航空零部件向薄壁化、复杂化和大型化的方向发展，对钛合金、高温合金等航空难变形材料的成形性能提出了更高的要求。针对航空难变形材料热成形时变形抗力大、锻造温度范围窄等特点，如何基于国内现有设备的现状，充分发挥塑性加工模拟技术的优势，快速、准确地实现产品的设计与质量控制，已成为该领域关注的热点。本文以某型飞机框架件的上部框段为研究对象，结合钛合金的锻造成形特点，采用动态材料模型分析与数值模拟相结合的方法，对TC4合金的热成形性能、大型框锻件的成形工艺及特点、锻后再结晶组织分布规律等进行了研究。主要成果和新见解如下

2、；1．基于动态材料模型，采用MRlcs稳定性判据，对TC4合金高温变形时的热加工性能进行了研究，确定了TC4合金高温变形时工艺参数的稳定区与非稳定区范围。为大型框锻件的工艺参数优化，锻后组织控制以及缺陷预测与消除等提供了必要的技术支持。2．根据设计部门提供的零件图纸及相关技术资料，对该大型框锻件进行了锻件设计、模具设计以及成形工艺设计，并针对该锻件的成形特点设计出了合理的预制坯形状。3．基于MSC．SuperForge平台，并采用有限体积分步模拟的方法对设计出的框锻件进行了成形过程模拟，以此为基础，通过工艺资源的合理配置以及对预制坯形状的优化，为

3、该大型锻件的工程实现提供了技术支持。4．采用TC4合金热态变形时的再结晶组织演化模型，计算出了该锻件关键部位的再结晶晶粒尺寸。并通过对比分析，确定了该锻件发生动态再结晶时的临界应变值大致范围，据此在工程上，可以直接观察变形坯料的等效应变分布来判断锻件的再结晶组织分布情况。关键词：TC4合金热加工图模锻工艺设计数值模拟再结晶组织西北工业大学工学硕士学位论文AbstractRecently,、Ⅳimthedevelopmentofaerialpartstowardsthin-walled,complexandlarge-scale，itisneces

4、sarytoimprovetheformingpropertyofstagnantmaterials，suchastitaniumalloy，high-temperaturealloyandso011．Asaresultofgiantresistanceofdeformation,narrowforgingtemperatureintervalandothercharacters，basedonexistingfacilities，howtoadequatelym&keuseofplasticworkingsimulationtechniquet

5、oaccomplishtheproductdesignandqualitycontrollingrapidlyandaccuratolyhasbecomeanincreasinglyhottopic．Therefore，inthisdissertation,fl"amesuperstructureofX-planehasbeeninvestigated．AccordingtotheformingcharacteristicsofTi-6

6、Al_4Valloy,themethodofdynamicmaterialmodelanalysisandnu

7、mericalsimulationhasbeenusedtoanalyzethehot-workingcharacterofT．．6舢-4Valloy,stampforgingtechnology,characteristicsoflarge—scalefi'Rmeandthedistributionrulesofrecrystallizedstructureafterforging．Abriefintroductiontotheworkandmainachievementsareasfollows：1．Baseonhotprocessingma

8、p，thehot-workingcharacterofTi-6A1-4Vanoyduringhightemperatureformingprocesshasbeeninvestigatedandtherangeofhotworkingprocessparameterscorrespondingwithstableregionandunstablezonehasbeendetermined．Theyprovidenecessarytechnicalsupportfortheoptimizationofprocessparametersandthei

9、mplementofstructurecontrollingafterforging．2．Accordingtotherequireme