鈦合金高爾夫球桿頭塑性成形基礎(chǔ)研究.pdf

1、由于鈦及其合金具有比強(qiáng)度高、耐蝕性好等特點(diǎn)已廣泛用于各種體育器械。如鈦制網(wǎng)球拍、滑雪杖、雪鏟、登山冰杖、登山釘、雪橇、擊劍防護(hù)面罩、釣魚(yú)桿以及用作田徑賽跑鞋用的注射成型Ti-Fe系鞋底釘?shù)取Ａ硗?，用Ti-Al-V系合金無(wú)縫管制作的高爾夫球桿、球桿頭，在美國(guó)和日本深受體育愛(ài)好者的歡迎。隨著體育器械工業(yè)的發(fā)展與技術(shù)進(jìn)步，鈦及鈦合金在民用工業(yè)中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。作為通常條件下的難變形材料，鈦合金以其變形抗力大、工藝參數(shù)容差小、成形件質(zhì)量對(duì)工藝

2、參數(shù)敏感且難以控制等特點(diǎn)而成形困難。采用傳統(tǒng)的工藝設(shè)計(jì)與控制方法，很難快捷而有效地生產(chǎn)出合格的零件。這亟待從工藝過(guò)程設(shè)計(jì)、質(zhì)量控制體系和生產(chǎn)過(guò)程控制等方面入手來(lái)提高各種難變形的工藝設(shè)計(jì)水平與成形制造精度。 本文以高爾夫球桿頭中1號(hào)球桿頭為研究對(duì)象，針對(duì)其所用材料TC4合金的成形特點(diǎn)，采用有限元數(shù)值模擬軟件，分析研究了不同工藝條件下TC4合金的成形規(guī)律，并以此為基礎(chǔ)，對(duì)某牌號(hào)高爾夫球桿頭的本體部分的實(shí)際成形過(guò)程進(jìn)行了數(shù)值模擬及相關(guān)

3、試驗(yàn)研究。主要成果和新見(jiàn)解如下： 1．通過(guò)工藝分析和材料變形特點(diǎn)的研究，將所研究的高爾夫球桿頭分解為本體部分、打擊面和桿部。本文主要研究本體部分的超塑脹形成形工藝。通過(guò)分析認(rèn)為： 采用超塑脹形的方法，既可省去真空熔煉和離心澆注等昂貴的設(shè)備和由于鑄造本身所帶來(lái)的煩瑣的手工研磨與檢驗(yàn)的過(guò)程。又可大大的節(jié)約成本，提高產(chǎn)品質(zhì)量，保護(hù)工人的身體健康。 2．運(yùn)用ABAQUS/Explicit模塊對(duì)高爾夫球桿頭本體部分在最佳超塑狀態(tài)下

4、成形過(guò)程進(jìn)行了數(shù)值模擬分析，分析了成形過(guò)程中應(yīng)力、應(yīng)變及料厚分布規(guī)律，得到了該應(yīng)變速率下的壓力-時(shí)間曲線(xiàn)，為試驗(yàn)提供了有效參考，也為鈦合金高爾夫球桿頭超塑成形工藝與模具優(yōu)化設(shè)計(jì)提供了理論依據(jù)。 3．通過(guò)數(shù)值模擬，分析了鈦合金超塑脹形工藝成形高爾夫球桿頭的壁厚分布規(guī)律，著重研究了脹形過(guò)程中危險(xiǎn)點(diǎn)的厚度變化。通過(guò)對(duì)不同加載路徑、摩擦系數(shù)和流動(dòng)應(yīng)力對(duì)應(yīng)變速率的敏感性指數(shù)m的對(duì)比分析，得出影響壁厚分布的重要規(guī)律，為試驗(yàn)的成功奠定了基礎(chǔ)。