TB8钛合金复杂外形桨叶前缘蒙皮多步热成形工艺研究

摘要

某型气垫船复杂曲面桨叶前缘蒙皮是异形截面,前后端扭转角度大,一次成形困难,为实现其精准成形,需采用多步热成形试验.为获取适宜的试验参数,通过高温拉伸、应力松弛试验以及有限元数值仿真技术对材料成形性能和零件成形方案展开研究.试验和有限元分析结果表明,利用TB8高温塑性及应力松弛能够有效避免零件热成形破裂现象并抑制回弹,通过多步热成形能够实现88.7°大扭角蒙皮零件精确成形;对比不同温度及冲压速度下的高温脊线预弯曲、尖端弯曲及尾端弯曲成形后零件变形及回弹分布,选定优化的成形温度为675°C,冲压速度为30mm/min,最终蒙皮零件最大减薄量为原始板料厚度的0.92％;基于模拟获得的各成形步零件应力分布,依据应力松弛试验结果,确定应力松弛时间,其中脊线预弯曲应力松弛15min,零件回弹角<3.5°;后续高温尖端弯曲及尾端弯曲应力松弛10min,最终获得零件的截面平均回弹量<0.5mm.应用多步热成形制造出了复杂外形桨叶前缘蒙皮,能够与桨叶精确装配.