纯钛无缝环形管是一种应用于航空、航天、汽车行业的特殊部件,用它制成的钛环形气瓶具有体积小,重量轻,能够承受高压的特点。其壁厚的均匀性直接影响到产品耐高压、等强度和减重的技术要求,进而影响到整体的性能。因此,研究钛合金环形管的加工工艺意义重大。 本文通过数值模拟和试验验证相结合的方法,以MSC/AutoForge有限元模拟软件为开发平台,对纯钛环形管的推制成形过程进行了系统的研究。主要结论如下: (1)采用阿基米德螺线作为模具扩径变形段的中轴线,有利于管坯变形时金属的流动,使凹面金属充分向凸面流动,从而避免传统弯管工艺变形时内侧增厚,外侧减薄的壁厚不均现象。 (2)阿基米德螺线常数α是牛角芯模设计的关键,也是保证弯管壁厚均匀的前提。当α较小时,有利于推制进行,但壁厚减薄剧烈;α较大时,有利于壁厚均匀,但容易出现起皱现象。本文较佳的α值在1.0左右。 (3)扩径比较大时,出现内侧减薄现象,弯管壁厚公差偏大;当扩径比较小时,内侧增厚,壁厚的公差也偏大,也容易发生起皱现象。合理的扩径比能够使弯曲增厚和扩径减薄的作用相互抵消,从而保证壁厚均匀。本文较佳的扩径比为1.3左右。 (4)推制速度较小时,弯管内侧厚度减薄,随着推制速度的增大,内侧壁厚逐渐增加:当推制速度超过4.0mm/s时,易出现起皱现象,壁厚公差明显增大。本工艺较佳推制速度范围是3.5mm/s左右。 (5)推制温度的较佳范围是750～800℃,管坯在牛角芯模出口处的表面温度不应低于600℃,否则容易造成推制失败。 综上所述,本文较佳的牛角芯模参数为:阿基米德螺线常数α=1.0,扩径比K=1.3;较佳的工艺为:推制温度750～800℃,推制速度3.5mm/s。