TA2M钛合金板材弯曲成形回弹规律的研究

摘要

本文采用有限元数值模拟与成形工艺试验相结合的方法，对TA2M钛合金板材的弯曲回弹问题进行了系统的研究，揭示了弯曲线取向对回弹的影响，并对弯曲时的局部畸变现象进行了深入研究。
　　研究中首先对名义厚度分别为1.0mm和2.0mm的TA2M板料进行了单向拉伸试验，得到其基本力学性能和成形性能，在此基础上利用PAM-STAMP软件进行了U形弯曲成形的有限元数值模拟，并进行了一系列室温下的成形工艺试验验证，验证了有限元数值模拟结果的可靠性。对冲压模拟的若干关键参数，如坯料网格尺寸、自适应网格细化等级、虚拟冲压速度等对模拟精度和模拟效率的影响进行了深入的研究并得出影响关系曲线。同时模拟中还发现使用带有顶料装置的刚性模具进行U形弯曲成形时，当冲压行程达到一定值后继续深压对减小成形件回弹量的意义不大。
　　试验结果表明，TA2M钛合金板材弯曲成形时回弹量值较大，板料厚度和相对弯曲半径对回弹量均有较大影响：板料厚度越大回弹量越小，相对弯曲半径越大回弹量越大。研究中发现，弯曲线取向对回弹量也有一定程度的影响，而现有的文献中却鲜有提及，文中总结了其影响规律：随着弯曲线与板料轧制方向夹角从0°到90°范围内的增大，试件的回弹量呈降低趋势，并对其产生原因进行了分析。
　　通常认为宽板弯曲的横截面形状为矩形，通过对钛合金弯曲成形的研究，得出关于横截面形状更为准确的定义应是：板料的中间区域平直，而端部为倾斜的扇形。弯曲件在端部出现了局部畸变现象，且板料厚度和弯曲半径对畸变程度都有影响。
　　采用数值模拟方法对提高弯曲件精度的几种工艺措施进行研究，得出预制凸模圆角半径补偿、调整凸凹模间隙以及将凸模和顶料板做成圆弧面对抑制弯曲件回弹的作用，并最终成形出合格的弯曲制件。