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钼是一种具有战略意义的稀有金属,实际生产中利用还原氧化钼粉的方法来得到纯钼粉。在还原氧化钼粉过程中,料舟与料舟以及料舟与反应室之间存在着碰撞和磨擦,同时反复经受冷热冲击,因此料舟经常会出现破裂,变形等质量问题。TZM合金是一种常用的钼基高温合金,具有良好的高温性能,在军工、航空和高温结构件等领域具有非常广阔的用途。利用TZM合金作为制作料舟的材质,可以将料舟对钼粉的污染程度大大降低。
本文根据TZM合金的力学性能特点,提出一种新的料舟成形方法-TZM合金板包角弯曲温成形,并参考以往的文献资料,分析了TZM合金板的成形特性,确定了TZM合金板包角弯曲温成形的具体成形工艺,建立了TZM合金板的本构方程和成形极限图。最后对TZM合金板包角弯曲温成形过程进行数值模拟,探讨分析了各个参数对料舟成形的影响。数值模拟研究主要取得以下成果:
1)通过观察料舟的成形极限图,可以看到料舟开口缝搭接起始区出现起皱的现象,包角区域外侧板料受到了凹模较大的摩擦力,出现了起皱趋势。
2)料舟的等效应力云图分析结果显示,等效应力最高值出现在开口缝搭接起始区,该处的应力值为510.422Mpa,低于材料的抗拉强度517.14Mpa;料舟的厚度云图分析结果显示,料舟增厚程度最大的地方依然在开口缝搭接起始区,增厚率达19.35%,但未超过板料增厚极限(20%),各个弯曲变形区的板厚都略有减小,符合弯曲变形时变形区板料厚度减薄的规律。
3)综合料舟的成形极限图、等效应力云图和厚度云图,可知利用包角弯曲方法成形料舟的过程中最容易失效的地方在板料开口缝搭接起始区,在允许范围内,该区域的等效应力值和增厚程度越低,料舟的成形质量越好。
4)在TZM合金板包角弯曲过程中,弯曲力先随凸模行程的增大而增大,当板料在凹模圆角上发生滑动时,弯曲力不再呈单调的上升趋势,在一定的范围内波动,直至凹凸模即将合模时,模具将板料弯曲初期在凸模底部的凸起压平,弯曲力急剧上升。