TC27鈦合金平衡肘精鍛成形數(shù)值模擬及優(yōu)化分析.pdf

1、TC27鈦合金是國(guó)內(nèi)自主研發(fā)的一種新型高強(qiáng)度、高韌性和高淬透性近?型鈦合金，可以應(yīng)用于航空航天及履帶車(chē)輛的結(jié)構(gòu)件中。TC27鈦合金鍛件的鍛造過(guò)程中鍛件內(nèi)部容易出現(xiàn)有缺陷的變形組織，無(wú)法保證鍛件的質(zhì)量。本文利用加工圖技術(shù)和有限元技術(shù)相結(jié)合的方法，實(shí)現(xiàn)從應(yīng)力狀態(tài)可加工性和內(nèi)稟可加工性?xún)煞矫鎸?duì)鍛造過(guò)程中的變形組織進(jìn)行模擬與預(yù)測(cè)。將該方法應(yīng)用對(duì)TC27鈦合金平衡肘鍛件鍛造過(guò)程進(jìn)行數(shù)值模擬，并優(yōu)化其工藝參數(shù)，研究結(jié)果對(duì)獲得性能良好的平衡肘鍛件具有

2、一定的指導(dǎo)意義和實(shí)用價(jià)值。
　　利用加工圖理論和失穩(wěn)變形判據(jù)獲得了TC27鈦合金在不同應(yīng)變下的失穩(wěn)圖，并確定了失穩(wěn)變形組織熱力參數(shù)窗口為：溫度700℃~850℃，應(yīng)變速率0.25 s-1~70 s-1、溫度850℃~900℃，應(yīng)變速率0.6s-1~70 s-1、溫度900℃~1000℃，應(yīng)變速率1 s-1~70 s-1、溫度1000℃~1080℃，應(yīng)變速率0.5 s-1~70 s-1、溫度1080℃~1200℃，應(yīng)變速率0.3 s

3、-1~70 s-1。
　　將失穩(wěn)變形組織熱力參數(shù)窗口導(dǎo)入 Deform3D有限元軟件，實(shí)現(xiàn)了對(duì)Deform3D有限元軟件的二次開(kāi)發(fā)。對(duì)TC27鈦合金在900℃，0.1s-1、900℃，1s-1和900℃，10s-1時(shí)熱壓縮過(guò)程中的失穩(wěn)變形組織演變規(guī)律進(jìn)行了模擬和預(yù)測(cè)。結(jié)果表明：在900℃，0.1s-1壓縮時(shí)，試樣在整個(gè)壓縮過(guò)程中都為穩(wěn)定變形組織；在900℃，1s-1壓縮時(shí)，試樣中心區(qū)域和端面外圓周區(qū)域在壓縮過(guò)程中先后進(jìn)入失穩(wěn)變形組

4、織窗口，并隨著變形的進(jìn)行，失穩(wěn)變形組織區(qū)域逐漸擴(kuò)大，至壓縮結(jié)束時(shí)試樣的大部分區(qū)域處于失穩(wěn)變形組織窗口。在900℃，10s-1壓縮時(shí)，試樣在整個(gè)壓縮過(guò)程中所有區(qū)域均為失穩(wěn)變形組織。
　　利用二次開(kāi)發(fā)后的Deform3D有限元軟件對(duì)TC27鈦合金平衡肘鍛件的鍛造過(guò)程進(jìn)行模擬分析，研究鍛造過(guò)程中鍛件幾何形狀的變化，溫度場(chǎng)、等效應(yīng)變場(chǎng)、等效應(yīng)力場(chǎng)、載荷大小及鍛件失穩(wěn)變形組織的演變規(guī)律進(jìn)行了研究分析。研究結(jié)果表明：在平衡肘成形過(guò)程中，彎角部

5、位最先出現(xiàn)失穩(wěn)變形組織，隨著加載步的增加，失穩(wěn)變形組織區(qū)域逐漸擴(kuò)大，加載結(jié)束時(shí)，鍛件外沿周區(qū)域和毛邊槽的橋部區(qū)域都出現(xiàn)了失穩(wěn)變形組織。
　　在分析影響型槽填充情況、失穩(wěn)組織變形情況、變形載荷工藝參數(shù)的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了一個(gè) L16正交試驗(yàn)，研究了因素(中間坯形狀及尺寸、液壓機(jī)壓下速度、始鍛溫度、摩擦因子)對(duì)型槽填充情況、失穩(wěn)組織變形情況、變形載荷的影響規(guī)律。研究表明：中間坯形狀及尺寸對(duì)型槽填充情況的首要影響因素，壓下速度對(duì)失穩(wěn)組織變形