钛及钛合金壳形件冲压成形影响因素及其应用现状

钛及钛合金力学性能优良,被称为"第三金属",相关产品广泛应用于航空航天、航海、医疗、冶金等众多领域,但由于钛属于难冲压成形类金属,其冲压成形壳形件的应用相对较少,针对钛及钛合金的冲压成形技术有待开发与提高。为此,系统阐述了影响钛及钛合金板材冲压成形的因素,主要包括板材力学性能、成形模具、冲压工艺参数及润滑剂等,并简单介绍了钛制冲压成形壳形件在航空航天、航海、日常生活等领域的应用现状,最后对钛及钛合金冲压成形技术的研究和应用进行了展望。     

热拉深钛合金盒形件法兰褶皱分析

针对钛合金盒形件法兰区域在热拉深中产生褶皱的问题进行研究，采用数值模拟仿真与试验结合的方式，对坯料形状、压边条件等参数进行了分析，探索钛合金盒形件热拉深成形褶皱出现的原因，在热成形设备上进行试验，验证了影响因素，为消除钛合金盒形件热拉深过程中的褶皱提供了参考。     

THE SHAPE DISTORTION IN DRAWING PROCESS WITH TC1Mδ0.8 TITANIUM ALLOY SHEETS

采用有限元数值模拟与成形工艺实验相结合的方法,对0.84 mm厚的TC1M钛合金板材杯形件室温拉深成形及回弹过程进行了研究.结果显示,拉深制件不仅出现凸耳和杯口厚度不均等熟知的现象,还揭示出因钛合金各向异性所引发的杯口内壁非圆化,这类形状畸变对制件的几何精度将产生不利影响.600 ℃温热拉深能有效地抑制卸载回弹,杯口内壁非圆化得以消除,但却无法改变钛板的各向异性性质,凸耳和杯口厚度不均等畸变现象依然存在.     

钛及钛合金板材冲压成形及有限元模拟

综述了钛及钛合金薄板的塑性及冲压成形性,在此基础上研究了钛板冲压成形的影响因素,着重分析了压边力、模具尺寸对钛板冲压成形的影响。然后介绍了有限元模拟的基本原理及壳单元、本构方程的选择,并利用DYNAFORM软件模拟了TA2纯钛半球形工件的成形过程,并对压边力进行优化,得出最适压边力范围为27~37 k N。     

钛及钛合金粉末近净成形技术研究进展

钛及钛合金因具有优良的综合性能,在航空航天、能源化工、医疗等领域得到了日益广泛的应用。采用粉末冶金方法生产钛制品材料利用率高,是低成本制备高质量钛合金件的实用技术。综述了热等静压成形、金属注射成形、激光快速成形、温压成形、高速压制等钛及钛合金粉末冶金近净成形技术的研究进展,通过对比各项成形工艺的优缺点,提出了未来的发展趋势;并根据攀枝花地区钛资源的特点,提出了发展粉末冶金钛及钛合金材料的优势。     

Ti-6Al-4V高强钛合金的热拉深成形

采用模内加热的方式,研究了不同加热温度和工艺条件下0. 8 mm厚Ti-6Al-4V高强钛合金板的拉深成形情况,探讨了不同因素对Ti-6Al-4V高强钛合金薄板的拉深成形影响。结果表明:温度是影响Ti-6Al-4V高强钛合金板拉深成形的关键因素,随着温度的升高,材料的拉深性能提高,在800℃时,极限拉深比达到最大值,较临界拉深温度300℃时的极限拉深比提高了45. 86%,极限拉深尺寸提高了45. 45%;随着温度的升高,拉深件的减薄率降低,厚度更加均匀。此外,压边力、润滑条件和冲压速度的变化对Ti-6Al-4V高强钛合金板的成形情况也具有较大影响。     

深潜器载人舱用TC4 ELI钛合金半球壳的研制

通过计算机模拟技术和借鉴钢材半球壳成形工艺设计了深潜器载人舱用钛合金半球壳的整体冲压成形模具及成形工艺,并以钢材、纯钛的半球壳整体冲压预成形试验来优化工艺参数,最终成功冲压出深潜器载人舱用TC4ELI钛合金半球壳。经检测,整体冲压成形的TC4 ELI钛合金半球壳尺寸和力学性能均满足深潜器载人舱用钛合金球壳设计指标,可用于制造4 500 m深潜器载人舱。     

等效拉深筋在钣金成形数值模拟中的设置及优化

采用有限元软件模拟了某汽车内饰板的拉深成形过程,通过设置等效拉深筋作为材料流动控制手段。首先通过对某简单形状零件拉深成形过程的模拟得出拉深筋参数的设置对模拟结果的影响规律,然后对内饰板拉深筋模型进行多次模拟和修改,通过在容易起皱的区域布置双重拉深筋作为最终的拉深成形优化方案,改善了零件表面的成形质量,能获得成形质量良好的拉深件。     

钛及钛合金粉末的注射成形

介绍了钛及钛合金粉末注射成形技术的发展、应用现状及制备工艺。指出了钛及钛合金粉末注射成形技术研究方向和扩大应用的途径是：①使用价格低廉的氢化脱氢粉和气体雾化粉混合得到的钛及钛合金粉作为注射成形的原料粉末；②开发新型高效的钛及钛合金粉末注射成形用的粘结剂体系；③优化混炼工艺；④优化注射条件参数以消除注射缺陷；⑤开发先进的脱脂工艺，使脱脂时间进一步缩短并减少脱脂缺陷，以降低成本；⑥研究钛及钛合金烧结工艺以及超小型零件的注射成形工艺，控制产品尺寸精度，提高产品性能。扩大产品的尺寸。     

航空发动机钛合金复杂型面零件的热拉深成形工艺

针对航空发动机整流罩屏零件的结构特点和拉深减薄问题,对TC1钛合金进行高温成形性能实验,基于有限元仿真模拟软件PAMSTAMP,对TC1钛合金零件展开后的坯料进行计算并模拟热拉深成形过程,将优化的模拟结果用于实际生产。结果表明：采用PAMSTAMP仿真软件可以有效预测零件的拉深缺陷、优化钣金初始坯料和拉深成形工艺路线以及节约试制成本;在压边力为30 kN、拉深速度为3000 mm·s^-1和摩擦因数为0.12的条件下,采用优化后的对坯料进行3次热成形的工艺方案,可以获得减薄尺寸满足要求的整流罩屏零件。     

基于DYNAFORM汽车覆盖件拉深筋设计的研究

采用有限元分析软件DYNAFORM模拟了某汽车门铰链加强板的拉深成形过程,分析了在无拉深筋及不同拉深筋阻力比的情况下,覆盖件在拉深过程的成形性能。研究表明:拉深筋阻力比的设置大小对板料的成形质量有一定的影响,拉深筋的使用能一定程度控制局部变形,改善了零件表面的成形质量,获得成形质量良好的拉深件。     

曲面零件成形的数值模拟分析

运用板料成形有限元分析软件Dynaform,对曲面零件进行了多次拉深成形工艺方法的有限元模拟分析.通过计算机模拟技术的应用,对优化板料成形的工艺参数、改进工艺等具有较好的指导作用.     

浅球形件成形的数值模拟

运用板料有限元分析软件Dynaform,对浅球形件进行了拉深成形过程的数值模拟分析.计算机模拟技术的应用表明,其对优化成形工艺参数、改进工艺等具有较好的指导作用.     

钛合金焊接快速成形精度控制研究新进展

精度控制是钛合金焊接快速成形的重要研究内容。阐述了钛合金焊接快速成形过程中工艺参数、预处理、仿真模拟、成形预测、模型分层对成形精度的影响,论述了精度控制表征参数研究现状,指出了精度控制的未来发展方向,为钛合金焊接快速成形提供了技术支撑。     

控制臂外片拉深成形过程数值模拟与工艺优化

建立了控制臂外片拉深成形的有限元三维模型,通过改变拉深成形的关键参数,对其拉深过程进行了数值模拟分析,并研究了影响控制臂外片拉深失效的主要因素。结合有限元分析结果,在生产现场进行整改,基本上消除了控制臂外片在拉深过程中的开裂现象。     

世界海绵钛工业的现状及对我国未来发展的思考

介绍了目前世界海绵钛工业的现状,分析了传统的克劳尔法存在着生产工艺复杂、流程长、能耗高、效率低等特点。指出随着国内外钛及钛合金粉末制备技术的发展和成熟,粉末冶金作为钛及钛合金近净成形的手段之一,必将成为降低钛及钛合金成形件成本的重要方法。建议我国新建和扩建传统克劳尔法制取海绵钛项目应谨慎,要积极跟进金属钛提取新技术,加强钛及钛合金粉末成形工艺和成形设备的研究,使我国钛的提取技术和粉末冶金成形技术能够紧跟世界先进水平。     

汽车覆盖件成形拉深筋的有限元模拟与优化

利用有限元法模拟某汽车高强钢横梁的成形过程,通过设置拉深筋作为材料流动控制手段。拉深筋的参数设置对成形结果影响很大,首先通过对简单形状零件拉深成形过程的模拟得出一些拉深筋参数对模拟结果的影响规律,然后对横梁拉深筋模型进行多次模拟和修改。通过比较采用等效拉深筋与真实拉深筋模型所得模拟结果,最终得出对于复杂冲压件,应该采用真实拉深筋模型进行模拟的建议。     

基于有限元方法Ti-50A筒形件拉深成形过程研究

通过对Ti-50A板材拉深过程的数值模拟,研究了参数选择与状态控制的基本途径,建立了对拉深过程进行数值模拟所用的几何模型.选择了壳单元为离散模型,采用映射网格划分技术对几何模型进行了网格划分,并对板料拉深数值模拟过程采用了自适应网格划分.针对Ti-50A钛合金给出了合适的材料本构模型.解决了加载、边界约束及求解过程当中最佳的时间和步长问题.利用接触理论和经典的库仑摩擦定律处理了模拟过程当中板坯与模具的接触与摩擦问题,最终完整地建立了符合实际的Ti-50A拉深成形过程数值模拟的有限元模型.通过有限元模拟与实际情况对比,验证了所提出的技术方案.     

钛及钛合金腐蚀行为研究进展

钛及钛合金在服役过程中会出现点蚀、应力腐蚀和电偶腐蚀等问题,因此对于钛及钛合金腐蚀行为的研究极为重要。综述了近年来钛及钛合金在海洋工程、航空工业、油气开采和化学工业中腐蚀行为的研究进展及存在问题,简要介绍了钛及钛合金表面处理技术取得的研究成果,最后对该领域发展趋势进行了展望：(1)在现有研究的基础上应更深入探究钛及钛合金在多影响因素耦合作用下的腐蚀失效行为及表面处理技术;(2)注重结合实验和数值模拟等手段从微观尺度探究钛及钛合金的腐蚀机理,加快建立钛及钛合金腐蚀性能等相关数据库;(3)进一步降低各种表面处理技术的成本,开发“复合防护”技术,深入探究能够提升钛及钛合金综合性能的新型表面处理技术。     

数值模拟技术在汽车覆盖件成形中的应用

金属薄板成形的数值模拟技术在汽车覆盖件生产及其模具设计制造中起着十分重要的作用。数值模拟技术的广泛应用可以帮助模具设计人员显著地减少模具开发时间、试模周期和费用。为此,详细介绍了应用Dynaform软件模拟覆盖件成形过程的一般步骤,并以某汽车覆盖件的拉深为例,对其成形过程进行了数值仿真。通过对模具零件的运动、板料的成形,以及板料厚度的变化,应力应变分布,成形极限预测等结果的分析,进一步弄清了板料形状,压料筋布置以及压边力大小等工艺参数对汽车覆盖件质量的影响。在案例分析的基础上,针对覆盖件坯料拉深过程中可能出现的起皱现象,给出了相应的拉深工艺优化和模具方案优化。