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鈦合金內整流罩熱成形工藝方案

鈦合金板材室溫塑性低，變形回彈大，易失穩起皺組焊，對裂紋敏感，易開(kāi)裂，通常采用550～750℃高溫熱沖壓成形(簡(jiǎn)稱(chēng)熱成形)。因此，TC1整流罩內蓋必須采用熱成形。鈦合金TC1整流罩內蓋的高徑比為1.0，變形量較大，變形力包括凸緣部板料內部的徑向壓應力和凸緣頂部周?chē)辶蟽炔康睦瓚?。因此在成形過(guò)程中，凸緣部易起皺，凸緣頂部附近板料有開(kāi)裂傾向。進(jìn)入凹模但尚未貼合模具、處于懸空狀態(tài)的板料極易被壓縮起皺；0.8mm的薄壁會(huì )加劇以上三類(lèi)成形問(wèn)題，使TC1整流罩內蓋成形更加困難； 頂部翻邊孔的存在增加了相關(guān)部位板材的開(kāi)裂傾向。

鈦合金TC1整流罩內罩是國產(chǎn)新型航空發(fā)動(dòng)機上的鈦合金板材零件，其壁厚較薄，長(cháng)寬比較大，頂部設有內翻邊孔，為旋轉拋物線(xiàn)結構。該鈦合金零件基本參照國外先進(jìn)航空發(fā)動(dòng)機鈦合金鈑金件結構尺寸設計，此種鈦合金鈑金結構在國內尚屬首次使用，成形難度較大。本文對鈦合金TC1整流罩內罩的熱成形工藝進(jìn)行了研究，并成功開(kāi)發(fā)出一批合格的安裝件。這里主要介紹相關(guān)的熱成形工藝及其模具結構。

一般高徑比大于0.5的拋物面板料零件，需要經(jīng)過(guò)兩道或兩道以上的拉深工序。在拉深工序中，通過(guò)增加中間成形工序，減少各成形工序所承受的總大變形量，可以解決板料破裂的傾向或趨勢。通過(guò)增加中間成形工序、采用中間過(guò)渡結構，可以消除板料起皺現象。但增加熱成形工序、采用過(guò)渡結構等工藝措施，與熱成形的基本工藝原則不符。首先，為減少高溫氧化、吸氫等對鈦合金零件的有害影響，鈦合金零件的加熱次數和累計加熱時(shí)間應盡可能少，因此，鈦合金零件的熱成形工序越少越好，最理想的情況是只采用一道熱成形工序。其次，熱成形模具內部溫度通常按一定的梯度分布大連焊工招聘，模具部分距離加熱源即上下加熱平臺越近整流機加工工序，溫度越高，反之，相應模具部分溫度較低。 因此要求熱成型模具的總高度盡可能低；第三整流機加工工序，多道工序在增加模具數量的同時(shí)，也增加了模具結構的復雜性，在熱成型過(guò)程中，由于模具表面氧化、溫度分布不均勻等原因，模具的滑動(dòng)面很容易發(fā)生卡死現象，因此熱成型模具的結構應盡可能簡(jiǎn)單。

解決上述矛盾的理想途徑應該是采用最少的熱成形工序和最簡(jiǎn)單的熱成形模具結構成形TC1整流罩內蓋。也就是說(shuō)，最好將熱拉深、熱翻邊和熱整形結合起來(lái)，只采用一種熱拉深成形工藝成形TC1整流罩內蓋。實(shí)際上，鈦合金板材本身良好的抗拉深減薄特性提供了這種可能性。良好的抗拉深減薄特性意味著(zhù)為了防止翻邊起皺，可以在相當大的范圍內通過(guò)增大沖裁力來(lái)消除翻邊起皺；意味著(zhù)為了防止進(jìn)入凹模但尚未靠近凸模、處于懸空狀態(tài)的鈦板因壓力不穩定而起皺，可以在相當大的范圍內增大沖裁力，以增大板材這部分內部的拉應力，從而相應地減小其內部的徑向壓應力，基本甚至完全消除這部分材料因壓力不穩定而起皺的現象； 說(shuō)明只要工藝措施得當，鈦板的開(kāi)裂傾向是可以得到有效控制的。綜上所述，應以增加壓邊力為主要手段，采用熱拉深、熱翻邊、熱整形相結合的工藝方案，在一次熱拉深整形工序中對TC1整流罩內蓋進(jìn)行熱成形。