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72 2012年6月 中国制造业信息化 第41卷 第 11期 TC4钛合金筒形件热校形工艺研究 姚少非 ，谢兰生 ，郭 刚 (1．南京航空航天大学 机电学院 江苏 南京 210016) (2．深圳职业技术学院机电学院，广东 深圳 518055) 摘要：应用弯曲理论和应力松弛理论推导了TCA筒形件的校形精度公式，通过对 TCA钛板进行 应力松弛实验，分析了温度、时间和初变形量对残余应力的影响，得 出了零件校形的较优工艺参 数为加热650℃，保温30rain；进行了零件校形实验，分析了校形后的残余应力和显微组织。结果 表明，采用该工艺参数校形后工件尺寸精度满足工程要求，残余应力0～10MPa。 关键词 ：钛合金 ；筒形零件 ；热校形 ；工艺；残余应力 中图分类号：TG146．23 文献标识码 ：A 文章编号 ：1672—1616(2012)11—0072—04 钛与钛合金由于具有比强度高、耐腐蚀、高低 (2)代入式 (1)，可得到松弛回弹量函数： 温性能优 良等特点，在航空、航天、医疗等行业应用 ㈩ = 越来越广泛，但钛板屈服强度与弹性模量的比值很 大，室温成形的零件 回弹严重，成形精度差，所以往 如果 已知校形精度AR，由式 (1)可推导出允 往采用热校形的方法来提高零件精度…1。TCA钛 许残余应力最大值 P为： 合金筒形件 ，内径 200±0．20ram，高度 570mm， ． ～ AREt 2) ， 。P一6p0(AR+P0) 叶 厚度 1．5ram，由钛板滚弯后焊接而成，该零件由于 回弹严重 ，不能满足图纸要求，故采用热校形的方 本次校形所要达到精度AR=0．2mm，根据式 法来提高产品尺寸精度 ，本文需要确定的是热校形 (4)可算出在600~C、650oC、7000C校形时允许的残 工艺参数。 余应力最大值 ，见表 1。由表可知，P要求很低， 但此次计算是不完整圆弧弯曲回弹，而筒形件是一 1 筒形件校形理论计算 个整体的圆，其回弹时各个部分间会相互制约，所 以在同样回弹量的情况下其允许残余应力值会更 由于板 厚与弯 曲半径 比值很 小 (￡／R = 大。下节将对TCA钛板进行应力松弛实验，观察3 1．5／100=0．015)，所以将筒形件弯曲简化为只受 个温度下松弛的残余应力是否在表 1E3_J中允许 切向应力的单 向应力状态_2]，可以假定弯曲中性 残余应力范围内，从而选出合适的校形温度，并用 层位于板料中间，材料采取指数方程本构，根据弯 式 (3)计算校形保温时间。 曲理论可推导出回弹半径变化量公式为： 表 1 校形允许残余应力最大值 AR ：P = (1) 式中：AR为回弹半径 ；lD0，P1为回弹前后半径；w 为板料弯曲外层切向应力；E为弹性模量； 为材 料硬化指数 。 假定高温 T下的应力松弛函数采用 自然对数 形式 ：