TC4板料电辅助加热数控渐进成形工艺分析及优化

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1、第42卷第2期2010年4月南京航JournalofNanjing空航天大学学报UniversityofAeronautics&AstronauticsV01．42No．2Apr．2010TC4板料电辅助加热数控渐进成形工艺分析及优化范国强1高霖1刘鹏1吴召利2孟相国3童国权1(1．南京航空航天大学机电学院，南京，210016；2．山东泰山生产力促进中心，泰安．271000；3．泰安航天特种车有限公司，泰安，271000)摘要：采用有限元分析软件MSC．Marc对TC4板料的电辅助加热渐近成形进行了数值分析，研究了进给速度、层距和电流等因素对工

2、具头受力、板料温度和应变的影响规律。通过成形实验对数值分析进行了验证，并提出了工艺优化方法．实验表明：电流是影响TC4板料成形性能和温度的最主要因素，最佳成形温度为500～600℃。加工后板料的强度极限降低约lO％，硬度增高14％左右，为该技术的应用提供了工艺指导。关键词：数值分析；饭金；渐近成形；电辅助加热；TC4中图分类号：TGr316文献标识码：A文章编号：1005-2615(2010)02—0238—06TechnologyAnalysisandOptimizationforElectricHotIncrementalFormingof

3、Ti—-6Al·-4VSheetFanGuoqian91，GaoLinl，LiuPen91，WuZhaoli2，MengXianggu03，TongGuoquanl(1．CollegeofMechanicalandElectricalEngineering，NanjingUniversityofAeronautics8LAstronautics，Nanjing，210016，China；2．TaianScienceandTechnologyInformationInstitute，Taian，271000，China3．TaianAerospa

4、ceSpecialVehicleCo．Ltd．·Taian，271000，China)Abstract：Inthecurrentwork，electrichotinerementalformingofTi一6Al一4VtitaniumsheetiSsimulatedbyusingMSC．Marcsoftware．Processingparameters，suchasfeedrate，stepdownandcurrent，arestudiedtofindinfluencesonforceoftoot。strainandtemperatureofT

5、i一6Al一4Vsheet．Formingexperi-mentsaredesignedtoverifytheanalysis．Resultsshowthatthecurrentisthemostimportantfactor，andthebestformingtemperaturerangeis500--一600℃．Afterprocessing，theultimatestrength0fTC4sheetisreducedby10％，andthehardnessisincreasedby14％．Theresearchprovidesanins

6、tructionfortheapplicationofthetechnology．Keywords：numericalanalysis；sheetmetal；incrementalforming；electricheating；Ti一6AI一4VTC4钛合金是一种新型的轻质、高强度、高耐蚀性和耐热性结构材料，由于其良好的综合性能而被广泛应用于航空领域，多用于制造航空发动机中的重要零部件和飞机结构件[1】。但钛及钛合金板材冷成形时塑性变形范围很窄，所需成形力大，易开裂，回弹严重，成形困难[2]，加热成形是目前常有的主要方法。20世纪96年代初，松

7、原茂夫Cs]提出了金属板材数字化渐进成形新技术。2008年，范国强和高霖将局部自阻电辅助加热方法引入渐进成形技术，成功地实现了AZ31镁合金和TiAl2Mnl．5钛合金钣金件的数字化制造。实验证明：该技术加热升温快，温度便于控制，加热效率高，为难成形板料的加工提供了一种新方法[4]。基金项目：航空科学基金(2008ZE52052)资助项目，江苏省普通高校研究生科研创新计划(2008CX08B一058Z)资助项目。收稿日期：2009—06—18；修订日期：2009—12—07作者简介：范国强，男，博士研究生，1975年1月生；高霖(联系人)，男，

8、教授。博士生导师，E—mail：meelgao@nuaa．edu．cn‘第2期范国强，等：TC4板料电辅助加热数控渐进成形工艺分析及优化239非线性有