钛合金锻造工艺及其锻件的应用

介绍了钛合金的几种锻造方式,包括常规锻造、β锻造、近β锻造和等温锻造,以及各种锻造方式对组织和性能的影响。并对钛合金锻件在各个领域的应用作了综述,对钛合金的锻造工艺作了展望。     

TA15钛合金锻件裂纹分析

TA15钛合金锻件在加工过程中,发现加工表面存在裂纹。通过对裂纹形态、裂纹断口的宏微观特征、裂纹金相、材质组织及硬度等检测与分析,得出了裂纹性质及产生原因,并通过裂纹断口温色对比分析以及断口微区成分分析,获得了裂纹产生的温度范围。结果表明,TA15钛合金裂纹为锻造折叠裂纹,折叠裂纹在锻造过程中发生了扩展。裂纹主要是由于表面没有清理干净的氧化皮卷入所致。裂纹左侧棕红色断口形成温度高于800℃,右侧灰色断口形成温度不高于500℃。     

航空钛合金锻造技术的研究进展

综述了近年来国内外航空钛合金锻造技术的研究进展,介绍了等温锻造技术、精密辗轧技术、大型复杂构件整体成形技术、锻造工艺模拟等国内外研究情况,并讨论了航空钛合金锻造技术后续的研究方向。等温锻造技术应深入研究构件热处理技术、模具设计与制造技术、加热与润滑防护技术;精密辗轧技术应深入研究薄壁环件精确环轧技术、自动控制技术、轧制胀形用工装与模具设计技术、设备控制软件开发技术;大型复杂构件整体成形技术应深入研究复杂构件的增量加载精密模锻技术、多向精密模锻技术、大型锻件组织性能均匀性控制技术及复杂结构件精密制坯技术;同时,应系统开展锻造工艺与装备数字化技术的研究与推广应用,建立基于数值模拟技术的锻造工艺设计方法。     

钛合金膜板类锻件热模锻造成形技术研究

针对典型的钛合金膜板类锻件(外径为φ60 mm),设计了锻造成形模具及局部加载模具并进行了局部加载锻造工艺改进试验.通过局部加载方法控制坯料金属的流动方向和距离,避免产生折迭、充不满等缺陷.结果表明,局部加载成形技术可以有效地控制金属的变形流动,膜板类锻件的成形质量和材料利用率明显提高,锻件性能满足设计要求.     

Ti-1023钛合金连接件锻件折叠缺陷分析

对比分析了Ti-1023钛合金锻件折叠缺陷和铸锭内部缩孔经改锻后的缺陷差异.研究发现:Ti-1023钛合金折叠线性缺陷无明显宽窄变化、两端较圆钝,与表面呈一定角度嵌入基体,缺陷表面的氧元素含量较高,形成大量的氧化物颗粒;Ti-1023钛合金铸锭内部缩孔经改锻后的线状缺陷有明显的二次裂纹,且两端为明显的尖端,缺陷表面为自由表面特征,不含氧元素.     

钛合金锻件的适用领域与锻造技术

在各种钛合金制品的应用中,锻件多被用于气轮机压缩机盘以及医用人工骨等要求高强高韧高可靠性的场合。因此,对锻件不仅要求尺寸精度高,而且要求材料具有优良的特性和高的稳定性。为此,在钛锻件的制造过程中要充分发挥钛合金特性,以获得高质量的锻件。钛合金属难锻材,易产生裂纹。所以钛合金锻件生产中最重要的就是对锻造温度和塑性变形进行适当的控制。     

TC14钛合金大型机匣采用等温锻造生产小余量锻件

TC14钛合金机匣是一个难度极高的锻件,采用等温锻造工艺,将半个机匣作为一个整体锻件进行锻造取得了成功.本文介绍了用模拟法研究锻件的成形,以及等温锻造工艺、热处理工艺对锻件组织、性能的影响.介绍了等温锻造的整体机匣的高低倍组织与力学性能.     

TC4钛合金锻件锻造过程三维热力耦合有限元模拟

某钛合金零件是应用于航空工业的重要部件,在锻造过程中由于锻件头部变形较大,整体变形不均匀,如果模具尺寸设计不当,很容易引起锻造缺陷的产生.针对以上情况,本文建立了该钛合金锻件锻造过程的三维热力耦合有限元模型,利用刚粘塑性有限元法,对锻件的变形情况进行了数值模拟,得到了变形过程中锻件的充型情况以及温度场和应力场的场量分布,并对锻造缺陷的成因进行了分析.数值模拟与锻造试验吻合较好,为生产工艺的制定提供了有效的参考.     

TC6合金叶片预锻过程中微观组织的数值模拟

根据实验数据建立了TC6钛合金的动态再结晶模型,并对大型模拟软件Deform进行了二次开发,使其具有微观组织预测功能。通过对圆柱体的镦粗模拟验证了Deform软件二次开发后的的可靠性。采用二次开发后的软件,对叶片的预锻成形过程进行了数值模拟,分析了不同变形温度和变形速度对叶片预锻成形时晶粒尺寸及分布的影响。模拟结果表明,随着变形温度的升高,锻件主要变形区的平均晶粒尺寸略有增大,晶粒间晶粒尺寸的差别缩小,晶粒分布比较均匀;随着变形速度的增大,平均晶粒尺寸的分布越来越不均匀。因此,在合适的变形温度及变形速度下能够使锻件获得良好的综合机械性能。     

TB6药型罩锻造过程的织构模拟及与铜和钽锻造的对比

本文模拟了药型罩用TB6钛合金在不同锻造工艺下的织构形成规律,并利用钽与铜的模拟结果对比。首先通过有限元方法模拟分析了TB6钛合金四方拔长过程中不同部位温度、等效应力和等效应变的差异,之后利用VPSC(粘塑性自洽模型)模拟不同材料锻造工艺下的织构演变规律并进行对比分析。结果表明,体心立方β相和钽中心织构与边部存在较大的不均匀性,面心立方铜织构类型波动较小;多边拔长有利于弱化四方拔长过程中产生的平行于轴向的{110}强织构;压缩型织构在以后的拔长过程中依旧可以保留。     

基于多场耦合分析的TC4叶片精锻成形的微观组织模拟

针对TC4钛合金叶片精锻过程,运用三维刚粘塑性有限元模拟方法,采用能反映微观组织演变对材料流动应力影响的本构关系和Yada形式的微观组织预测模型,实现了TC4叶片精锻过程的有限元变形-传热-微观组织演变耦合分析,模拟预测了叶片精锻成形的微观组织,获得了叶片精锻成形的晶粒尺寸和体积分数的分布规律,并分析了变形温度对晶粒尺寸和体积分数的影响,为合理确定叶片精锻工艺和控制叶片质量提供了一定的依据。     

锻轧生产过程的计算机模拟研究

以奥地利生产的锻轧机（ＣＦＭ）为背景,以生产过程中轧件的温度预报为核心建立了锻轧生产过程模型,编制了相应的模拟软件。     

大型筒体锻造工艺参数特性模拟研究

目前国内对制定加工效率高、成本低的空心钢锭锻造筒体工艺缺少科学依据。空心钢锭锻造过程中塑性变形规律较实心钢锭发生了很大变化,文章通过云纹实验和数值模拟相结合的方法对大型筒体锻造过程中单砧压下率、砧宽比、错砧角度、芯轴尺寸等工艺参数对变形规律的影响进行了研究,为提高大型筒体锻件质量提供了的实验依据和理论基础。     

曲轴热锻工艺链优化方法及其应用

根据曲轴的热锻生产,以坯料质量、锻造温度和摩擦系数为工艺优化参数,探究四缸曲轴热锻工艺链的优化方法,优化目标包括热锻能耗、生产成本和锻造时间。为了与初始方案进行对比,设计了3个优化方案。基于Deform-3D进行有限元模拟,分析了三个工艺参数对曲轴的热锻工艺的影响,结果表明:优化坯料质量和摩擦系数能够降低锻件温度和成形载荷,减少模具磨损,降低锻造温度收到相反效果。最后,基于事件驱动的模拟,分析了9个参数对热锻能耗、生产成本和时间的影响,其中坯料尺寸对三个目标值的影响最大。     

TC4钛合金风扇转子叶片模锻工艺和性能研究

研究了TC4钛合金风扇转子叶片的锻造加热工艺、模锻成形及热处理工艺。在叶片的各部位进行了室温和400℃拉伸试验、冲击试验、400℃持久试验,综合评价了模锻叶片的加工性能和叶片各部位的性能。结果表明,叶片各部位的力学性能分布较均匀,叶身的强度比叶顶和榫头的略高,塑性水平基本相同,即室温下三者的σb均值分别为966,962和963 MPa,σ0.2分别为916,905和912 MPa,δ5约为15%,ψ约为47%;400℃下σb均值分别为669和643 MPa,δ5约为16%,ψ约为67%。整体叶片具有均匀、良好的冲击性能,αkv,HB(d)均值分别为0.46 MJ.m-2,3.47 mm。同时,叶片在大载荷(σ为560 MPa)下具有良好的持久寿命(τ大于101 h)。     

钛合金管径向精锻数值模拟分析

针对TC4钛合金管件的径向精锻,根据其工艺特点进行了简化建模,利用数值模拟软件Deform 3D对管件径向精锻过程进行了数值模拟,通过其成形过程的应力、应变分布特征,分析钛合金管的成形特点;通过坯料金属流动的速度场分布,分析该零件成形过程及特点.通过其行程--载荷曲线,进行成形力预测,对实际生产过程具有较大的意义.进行了模具受力分析,对模具寿命的预测有一定帮助.在该管件的数值模拟基础上进行了生产试制,试件产品成形顺利,质量良好.