TA15钛合金小圆角梯形截面环热成形技术

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1、sYNTHETJcMANuFAcTUR

2、NGTEcHNoLoGYoFcoMPLExsTRucTuRE复杂构件综合制造技术TAl5钛合金小圆角梯形截面环热成形技术HOtForming11echnolOgyofTAl5TitaniumAlloySmaUROunded1YapezOidalCrossSectiOn一础ngPart中航工业北京航空制造工程研究所沈阳铸造研究所[摘要】针对TAl5材料的小圆角梯形截面环形零件提出了热压胀形的工艺方案。采用沿零件毛坯回转中心轴向加载、锥体胀芯压迫锥面胀块径向移动的成形方法，设计出多层结构组合胀形的热成形模具，通过试验分析胀芯的载

3、荷增量与成形后零件壁厚的分布关系，以及不同的载荷增量对于成形零件截面圆角的影响。最终得出合理的载荷增量与胀芯进给曲线。关键词：TAl5钛合金小圆角梯形截面热压胀形【ABSTRACT】HotbulgefomingprocessschemeisproposedforTA15titaniumalloyroundedcomerstrap—ezoidalcross—sectionringparts．Usingthefomlingmethodalongblankrotarycenteraxialloadingandtheconicalmoldpressuringtheothe

4、rconicalmoldmotion，amul—tilagerstmcturecombinationbulyinghotforIllingdieisdesigned．TllrDu曲theexperiment，therelationofVertebralmoduleloadincrement锄dtllepansthicknessdistributionanddi行erentloadincrementale仃ectonthefomedpanssectionroundedcomersareaIlalyzed．Finally，thereason·ableloadincre

5、mentandVertebraldisplacementcuⅣeareobtained．Keywords：TAl5titaniuma¨oySma¨rOundedcorner1Yapezo埘alcmssHotbukeformingTAl5是近。c相钛合金，该合金具有比TC4更高的室温和高温强度，良好的热稳定性及焊接性，长时间(3000h)工作温度可达500℃，主要用于500℃以下的飞机、发动机、导弹的承力件及结构件【1。3】。但由于其工艺塑性较差，难以成形复杂型面的小弯曲半径零件。因此对于此类钣金零件的成形技术一直在探索和研究。本文所研究的TAl5环形件是航空发动机

6、上的重要零件，具有材料强度高、截面圆角小、形状复杂等特征。传统的钣金工艺成形困难，基于钛合金热成形的工艺特点提出一种采用多层结构组合模具热压胀形的工艺技术，通过试验分析整套工艺的可行性及成形工艺中主要参量对于成形后零件圆角及壁厚的影响。张涛姜波孙宾朱宪彬史昆1零件特征零件是以图1所示的剖面为母轮廓的环形件，其截面类似梯形，截面的底面与上平面成一小角度，4个转折圆角为R4(26。3∞。由于转折圆角小，已经达到TAl5热成形工艺范围内的圆角成形极限【4】，而且零件直径大，圆度要求高。(a)截面尺寸(a)外形尺寸图1小圆角梯形截面环的外形特征Fig．1Basicfeat

7、u怕ofsma¨roundedtrapezoidaIcrosssediOn—r-ngpart2成形工艺分析2．1热压胀形工艺方案基于钛合金材料常温下弹性模量低、屈强比高、变形抗力大等特点，钛合金板材主要采用热成形工艺【5】。针对此种零件的具体结构及TAl5钛合金常高温成形性能(见表1)，提出在高温下采用多层组合模具的热压胀形的成形工艺方案。表1TAl5室温及高温的成形性能最小弯曲极限拉伸极限蘸边变形抗力，淘度，℃半径系数MPa204．O～7．06●——1．2～1．35930～l130700～9002．0～3．5J1．3～1．61．5～1．7457～1572．2多层

8、组合胀形模具的结构模具结构较复杂，分为胀芯、内胀块、外胀块、约束环、底板5个主要部分。其中，胀芯为锥体；内胀块的内型面是与胀芯锥面偶合的锥形面，外形面的主要型面2013年第16期·航空制造技术97复杂构I件综合制造技术sYNTH印cMANu队cTuRINGTEcHN吼。GY。Fc。MPLExsTRucTuRE为零件内型面，相当于偶合模的阳模，由以回转中心圆周对称的20个部分组成；外胀块的内型面为零件的外形面，相当于偶合模的阴模，外形面亦为锥面，由以回转中心圆周对称的10个部分组成；约束环的内型面与外胀块偶合，起到对内外胀块径向移动的限位作用；底盘为整个模具的承载结

9、构，同时起