BTi6431S钛合金曲面法兰盒形件热拉深成形工艺研究

摘要

钛合金由于具有优良的的耐腐蚀性能、较高的强度和比强度以及较好的高低温性能，广泛应用于航空、船舶等领域。随着随着航空航天工业的快速发展，新型钛合金的应用也越来越广泛。本文研究的BTi6431S钛合金是一种新型的耐高温两相钛合金，与在400℃下广泛使用的TC4钛合金相比，具有更好的高温力学性能和高温下短时蠕变性能，能在高温工作环境下发挥着重要作用。目前对普通钛合金件成形的研究已很广泛，而对形状复杂的曲面钛合金零件的研究却不多，远不能满足工程应用的需要。本文针对新型钛合金BTi6431S曲面法兰盒形件，从塑性成形的基本力学原理出发，结合板料成形数值模拟技术，采用有限元软件Dynaform对钛合金曲面法兰盒形件热拉深成形工艺的关键参数进行仿真模拟，并对曲面法兰盒形件热拉深进行了试验，加工出合格零件。本文主要研究工作如下：
　　 (1)从力学分析入手，对曲面法兰盒形件拉深成形过程中的受力情况及应力应变状况进行了分析，得到了盒形件拉深成形过程中材料的变形流动情况，并由此预测盒形件成形过程中各个区域可能出现的质量缺陷。
　　 (2)进行了BTi6431S钛合金板高温单向拉伸试验，得到了高温成形参数，为有限元模拟奠定基础。
　　 (3)采用有限元模拟软件eta-Dynaform对BTi6431S钛合金曲面法兰盒形件热拉深成形过程中成形温度、凸凹模间隙、摩擦系数、凹模圆角半径，凸模圆角半径，转角半径，拉深高度和曲面参数等关键成形参数进行数值模拟，得到各参数的优化值。并对模拟结果数据采用回归分析，拟合出二次回归方程，所得回归方程能很好预测曲面法兰盒形件拉深成形后最大壁厚减薄率。
　　 (4)通过回归方程预测试验钛合金曲面法兰盒形件需要二次拉深成形，结合数值模拟得到的优化参数，设计和加工了一套热拉深模具，并进行试验研制，成功得到合格的BTi6431S钛合金曲面法兰盒形件。