TC4钛合金热拉弯蠕变成形工艺模拟研究

来源 :大连理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:lee_liuyun02
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钛合金具有比强度高、热强性好等优点,随着飞机发展的轻量化要求,钛合金型材弯曲零件越来越多地应用于飞机中,然而钛合金在室温条件下塑性较差,成形困难,因此多采用热拉弯工艺。伴随飞机装配精度越来越高,对型材零部件的成形精度提出了更高的要求。近年来,热拉弯蠕变成形工艺成为实现钛合金型材高精确成形的重要技术。本文利用有限元软件针对钛合金L型材建立高温弯曲蠕变模型、热拉弯有限元模型及热拉弯蠕变模型,为钛合金热拉弯蠕变成形工艺设计提供技术依据和工艺指导。主要研究内容及结果如下:针对TC4钛合金L型材,首先研究了热压弯蠕变成形过程中的应力松弛行为及回弹规律。基于ABAQUS有限元分析软件建立了高温弯曲蠕变有限元模型,研究了蠕变温度和蠕变时间对型材应力松弛行为及回弹的影响,并与热压弯试验结果进行对比分析,验证了有限元模型的有效性。研究结果表明,蠕变温度和蠕变时间对TC4钛合金型材应力松弛行为有重要影响,随着蠕变温度的升高和蠕变时间的增加型材内部残余应力减小,其中温度对于蠕变过程中的应力松弛影响更加显著。利用ABAQUS软件建立了热拉弯成形有限元模型,研究了成形温度、预拉量及摩擦条件对拉弯成形过程中,型材厚度的变化及成形精度的影响规律,并在此基础上,建立了热拉弯蠕变成形有限元模型,研究了蠕变温度、蠕变时间等关键工艺参数对成形精度的影响规律。在热拉弯成形过程中,成形温度、预拉量和摩擦条件等工艺参数对成形质量具有重要影响。成形温度的越高、预拉量越大、摩擦系数越小,成形精度越高,此外温度和预拉量对型材厚度变化的影响较为明显,摩擦条件对其影响不大。利用ABAQUS软件建立了热拉弯蠕变成形有限元模型,研究了成形工艺参数对热拉弯蠕变成形的影响规律。研究结果表明,在热拉弯蠕变成形过程中,由于应力松弛的影响,摩擦系数和预拉量对成形精度的影响较低,蠕变时间和蠕变温度对成形精度产生较大影响,蠕变时间越长、蠕变温度越高,成形精度越高。
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