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北京cnc數控加工中心報價鈦合金超塑成形工藝及應

時間(jian):2022-09-15 14:25:02點擊(ji):195次(ci)

鈦合金超塑成形工藝及應用

鈦合金(jin)具有抗(kang)疲勞(lao)、比強(qiang)度(du)高、耐腐(fu)蝕(shi)耐高(gao)溫(wen)、一定的形狀(zhuang)記(ji)憶(yi)性能、優越的力學性(xing)質、化學性質穩定(ding)等優(you)點,在(zai)航空航天(tian)、化學化(hua)工等領域得到(dao)了(le)越(yue)來(lai)越廣(guang)泛(fan)的(de)應用。但是鈦合金也具(ju)有彈性模量低、冷變(bian)形(xing)抗力(li)大、屈強比高、塑性不高、回(hui)彈(dan)嚴(yan)重、冷(leng)加工性能(neng)差(cha)等缺點,使(shi)其在加工後(hou)容(rong)易產生(sheng)回彈以及各向異性爐。因(yin)此,各國學者與專(zhuan)家加強了對鈦合金超(chao)塑(su)性的研究(jiu)。所謂(wei)超塑性是指材料在一定的內(nei)部(bu)條件和(he)外部條(tiao)件下,呈(cheng)現(xian)出(chu)異常低(di)的流變抗力、異常高的流變性能的現象。

1、鈦合(he)金的超塑成形工藝(yi)

1.1 鈦合金超塑成形的條件

(1)溫度:即恒定的變形溫度。不同的鈦合金其溫度有(you)所(suo)不(bu)同(tong),但(dan)是大概的區(qu)間在700~1000℃之間。比如(ru)Ti-6AL-4V的溫度是850℃。

(2)應變速率:具有超塑性的金屬一般具有緩慢的應變速(su)率,這(zhe)是因為原(yuan)子擴散(san)需要(yao)充(chong)分(fen)多(duo)的時間。比如Ti-6AL-4V的應變速率為(wei)1.3×10-4~10-3 s-1。

(3)超細晶粒結(jie)構:要求(qiu)具有等軸、細微的晶(jing)粒結構(gou),比(bi)如鈦合金的晶粒(li)尺(chi)寸小(xiao)於3mm。

以上(shang)3個(ge)條件,除(chu)了晶粒結構是(shi)由(you)原材料的性質來決(jue)定、作保證的以(yi)外,溫度和應變速率都(dou)可(ke)以由超塑成形設備和工藝來保證。

1.2 鈦合金超塑成形的模(mo)具

因為鈦合金超塑成形的溫度一(yi)般在700℃~1000℃之(zhi)間,因此對(dui)模具的材料的性質有著特殊(shu)的要求,比如較高的高溫強度、熱(re)穩(wen)定性要好(hao)、熱膨脹係數要小、材料價(jia)格低廉、加工製作方(fang)麵等等,目(mu)前(qian)主(zhu)要有耐(nai)熱合金、耐熱鋼(gang)、陶瓷(ci)和碳(tan)纖維增(zeng)強複(fu)合材料(liao)模具等等。比如碳纖(xian)維增強複合材料模具,其變形抗力在室(shi)溫和1000℃高溫的環境(jing)下幾乎(hu)是相等的,而且碳纖維增強複合材料模具隻有耐熱鋼(gang)模具重量的1%;碳纖維(wei)增強複合材料模具在冷卻(que)時,其收縮(suo)率小於(yu)成形零件,利於零件的脫模;碳纖維增強複合材料模具的製(zhi)模設備(bei)價格低廉(lian)。

1.3 鈦合金超塑成形的工藝

(1)高溫加熱:鈦合金超塑成形一般采用模具爐(lu)內加熱法,即模具放進(jin)爐內高溫加熱,直至(zhi)加熱到超塑成形的溫度,再(zai)把鈦合金原料放入(ru)模具內,靠模具的熱傳導(dao)使鈦合金原料升溫到超塑成形溫度。

(2)密封(feng):因為鈦合金超塑成形是氣(qi)壓成形,因此模具和鈦合金原料都要密封(feng)處理。

(3)真(zhen)空:為了保證鈦合金零件貼膜(mo)良好,對鈦合金原料起(qi)到保護(hu)作用,要對模腔內抽真(zhen)空。

(4)刷保(bao)護塗料:因為鈦合金超塑成形溫度很高,為了防(fang)止其(qi)氧化和吸氫,需(xu)要在鈦合金原料表(biao)麵(mian)刷上一層(ceng)保護塗料,起到保護層的作用。對於保護塗料也(ye)有一定的特殊要求,比如要可以生成一層致密的保護膜,且具有良(liang)好的耐高溫性、熱穩定性和潤滑(hua)性,對模具和鈦合金零件不能有汙(wu)染(ran),價格(ge)要便宜,而且易於塗刷和清(qing)洗,比較常用的有石墨(mo)水(shui)劑(ji)、高溫油(you)漆。

(5)充氣:由於鈦合金超塑成形是氣壓成形,因此要向(xiang)模具裏壓入一定壓(ya)力的惰性氣體(ti)(為了防止鈦合金在高溫下氧(yang)化和吸氫),並(bing)且充氣速率要緩(huan)慢。

公(gong)司是一家(jia)集精密機械零部件加工,北京(jing)不鏽(xiu)鋼零件加工北(bei)京鈦合金加工各類工裝(zhuang)夾具、治(zhi)具、非標設備設計(ji)製造(zao)以及(ji)衝(chong)壓模具、注(zhu)塑模具、橡膠模具加工的專業廠家,是中(zhong)國模具協會(hui)會員(yuan)企業。

2、鈦合金超塑成形的一些實例

2.1 超塑等溫鍛(duan)造

超塑等溫鍛造是使用耐熱合金模具進行鍛造,在模具周(zhou)圍包(bao)裹(guo)高頻感應加熱線(xian)圈(quan),使鈦合金原料和模具在相(xiang)同的溫度下成形,得(de)到更(geng)接(jie)近(jin)需要零件持(chi)續(xu)的工件,省(sheng)去後續精加工,降低成形成本。比如上海鋼研所用等溫鍛造對Ti-5AL-4Mo-9Cr-2Sn-2Zr進行了超塑成形,生產出超生換能器變幅杆(gan)和帶葉(ye)片(pian)的整(zheng)體渦輪(lun)盤,不僅降(jiang)低了加工時間,也使成形成本(ben)降低了20%~30%。

2.2 氣壓成形

氣壓成形是***能體現鈦合金超塑成形全部特點的工藝。它具有一次加工成形、加工簡單(dan)、加工零件尺寸不受(shou)限製、成形壓力小、模具成本低、不會產生殘餘應力(因為是低速成形)等優點(dian)。比如北京機電研究所利用氣壓成形製造了球(qiu)底件、波(bo)紋(wen)板等等。

2.3 超塑性成形與擴散鏈(lian)接的結合

超塑成形與擴(kuo)散鏈接的方法是利用材料的超塑性與擴散鏈接在同一溫度下的特性,在成形的同時(shi)完成連接,製造出形狀各異的整體零件。美國(guo)是***早利用鈦合金超塑性成形與擴散鏈接的結合的技(ji)術研(yan)究與應用的。資料顯示,1986年美國麥(mai)道公司生產(chan)的F215戰(zhan)鬥機上就(jiu)有鈦合金SPF/DB結構件約(yue)100個。

2.4 真空成形

真空成形是在超塑性溫度範圍內,將板(ban)材在真空環境下壓入模具成形,一般(ban)采用陶瓷模具,可以防止(zhi)零件在高溫下蠕變而(er)產生皺(zhou)褶。資料顯示,美國與日本已(yi)經(jing)利(li)用了真空成形方法(fa)加工了Ti-6AL-4V合金。

3、鈦合金超塑成形的應用

鈦合金超塑成形主要應用在航天航空領(ling)域(yu)。在國外,鈦合金超塑成形工藝已經用於BAe125行政(zheng)機應急(ji)艙門(men)的生產,使飛(fei)機減重10%,成本降低30%;用於ATP直升(sheng)機檢修(xiu)艙(cang)門的生產,使其成本降低40%;用於F-15戰鬥機隔(ge)熱板、發動機噴(pen)口(kou)、起落(luo)架(jia)艙門、後機身上部鈦外殼(ke)的生產,使F-15戰鬥(dou)機減(jian)重72.6Kg;用於B-1轟炸機檢(jian)修艙門、短艙框(kuang)架的生產,使B-1轟炸(zha)機減重31%,成本降低50%。

我國開(kai)展(zhan)鈦合金超塑成形工藝的研究也有快20年的曆(li)史了,在國內,鈦合金超塑成形已經應用於電瓶罩的生產,替(ti)代(dai)了不鏽鋼件,使電瓶罩(zhao)減重47%,成本降低50%;應用於發(fa)動機維護口蓋的生產,代替了鋁合金鉚接件,使發動機維護口蓋減重20.5%,成本降低55%。

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