论文部分内容阅读
TA15合金属于近?型钛合金,既具备?型钛合金良好的可焊性,又具备与???型钛合金接近的工艺塑性,是综合性能优良的钛合金,被广泛应用在航空航天方面,主要用来制造飞机隔框,起落架等构件。隔框零件具有高筋薄壁的特点,使锻件难成形。怎样使该锻件成形容易、效率高并减小载荷是急需解决的问题。本文提出基于m值法的高效超塑成形方法,研究TA15合金飞机隔框的整体成形过程,采用有限元数值模拟软件DEFORM分析最佳工艺参数和探索成形时可能存在的缺陷。本课题在拉伸实验数据的基础上,研究了TA15合金的超塑性本构方程。在温度850℃-950℃时,基于经典的双曲正弦函数Arrhenius本构关系,用线性回归法求出热激活能216.7kJ/mol,并构建本构方程。通过检验后发现本构方程存在一定的误差,采用1stopt软件修正,修正后的本构方程精度较高,达到了99.3%,可以较好的表示材料热力学参数和流动应力之间的关系。基于DEFORM-3D软件的本构方程模拟验证中,显示模拟结果和实验结果吻合,证明修正后的本构方程较真实。在隔框零件图的基础上,查阅相关资料,采用UG软件设计合理的冷锻件和热锻件图,考虑毛边槽等形状和尺寸之后,设计并绘制锻模型槽。在隔框零件的坯料设计中,使用DEFORM-3D软件对初始毛坯优化,分析模拟结果,改进填充不满和体积分布不均匀等缺陷后,确定最优毛坯。采用模型设计的方法,设计缩比隔框的锻件图,锻模图和最优坯料,为三维数值模拟提供理论模型。本文将建立并修正过的TA15合金本构方程作为材料模型,将实验确定的最佳温度900℃作为成形温度,将原始隔框锻模图和坯料图作为三维模型,导入软件DEFORM-3D中,对原始隔框的锻造过程进行数值模拟。结果显示,与超塑性成形,等温锻造和常规锻造等方法的成形载荷9051t,19708t和33001t相比,原始隔框采用高效超塑性成形法的成形载荷只需7233t,而且等效应力,等效应变小,成形效果好。同时成形时间比超塑性成形短,效率提高了近一倍。将高效超塑性成形法运用在缩比隔框的数值模拟中,得到的载荷只需385t,为实际采用400t液压机锻造缩比锻件提供理论支持。