钛及钛合金由于具有比强度高、抗侵蚀性好、耐高温等一系列优点，，，，，，能够举行种种方法的零件成型和机械加工。。。。。。钛合金质料在一定的高温下抗拉强度会降低、塑性会提高，，，，，，因此对钛合金举行加热能有用提高其成型极限。。。。。。在抵达一定温度后，，，，，，钛合金的内部组织会重新排列，，，，，，此阶段称为高温蠕变阶段，，，，，，此工艺要领称为钛合金热成型。。。。。。某型机侧板为带增强筋的钛合金结构件，，，，，，角材为增强飞机蒙皮强度要求的结构件。。。。。。钛合金质料在室温下抗拉强度高，，，，，，冲压性和切削加工性差，，，，，，难以在室温下成型。。。。。。为提高钛合金质料热成型手艺应用水平，，，，，，团结某型机生产现实，，，，，，选取TC4-M和TC1-M差别规格的常用钛合金质料举行热成型研究。。。。。。

1、计划设计

现在，，，，，，海内外钛合金的成型要领主要有用巧合模的热蠕酿成型、热校形、蒙皮类零件的冷拉或热拉伸成型、真空蠕酿成型以及超塑成型等。。。。。。文章选取巧合模的热蠕酿成型为研究工具。。。。。。

1.1　用巧合模的热蠕酿成型特点及要领

钛合金的冷成型性差，，，，，，但若是将其加热至高温，，，，，，则其塑性大大提高，，，，，，变得较为柔软而易于成型。。。。。。在毛料加压贴模后，，，，，，若继续加压和保温，，，，，，质料会因蠕变而使内部应力逐渐消逝，，，，，，大大提高了零件精度，，，，，，镌汰了回弹。。。。。。详细操作要领是将巧合模装置在热蠕变机床上，，，，，，依赖机床事情平台面上的电热平台加热模具与毛料，，，，，，然后加压并保温保压，，，，，，直至零件成型完毕。。。。。。

1.2　零件热蠕酿成型计划设计

1.2.1　研究工具

在某型无人机的基础上，，，，，，选择差别规格的两种常用钛合金质料（共4项零件）作为研究工具，，，，，，对4项零件举行编号，，，，，，对应其零件名称、质料牌号、质料规格毛料尺寸。。。。。。

1.2.2　工艺剖析

据资料剖析，，，，，，TC1合金在550～650℃时抗拉强度显着降低，，，，，，TC4合金在650～750℃时抗拉强度显着降低。。。。。。1、2、4号零件为带理论外缘的角材类零件。。。。。。

其中：1、2号件的成型温度相同，，，，，，成型压力因质料规格的差别而差别；；；；；4号件由于质料与1、2号件差别，，，，，，成型温度及成型压力也保存区别。。。。。。3号件的形状为全新的状态，，，，，，没有可供参考的资料。。。。。。

1.2.3　装备选择

凭证加热工具、主要特点及顺应工序，，，，，，研究选用电热平台加热，，，，，，装备为热成型压床。。。。。。该装备热平台尺寸为1200mm×1000mm，，，，，，最高外貌温度为1000℃，，，，，，模具温度准确度为±5℃。。。。。。

1.2.4　模具设计

热成型压床为电热平台加热模具及毛料，，，，，，升温时间为10～15h，，，，，，生产本钱较高。。。。。。为降低生产本钱，，，，，，在包管零件质量的条件下，，，，，，将模具结构设计为“一模多件”。。。。。。TC1合金的热成型温度规模为550～650℃，，，，，，TC4合金的热成型温度规模为650～750℃，，，，，，以是选用具备抗氧化性、热硬度和热强度较好的中硅钼铸铁来制造热成型模具。。。。。。热成型模具上、下模之间的定位通常接纳定位销和导向块两种方法。。。。。。

定位销一样平常装于下模的零件边沿线之外，，，，，，距零件边沿线10～15mm。。。。。。视模具和零件的情形设置2～4个，，，，，，直径不小于10mm，，，，，，销孔直径应比销钉大1mm。。。。。。销钉质料应和模具相同或更好一些。。。。。。导向块应焊接在模具上，，，，，，导向块和导槽之间的单面间隙取0.5mm。。。。。。

为避免零件在热成型时爆发位置误差，，，，，，需要零件定位协调。。。。。。关于已修剪到最终尺寸的零件，，，，，，其在模具上的定位更主要。。。。。。为控制和纪录成型温度，，，，，，需在热成型模上制出热电偶孔。。。。。。为了在高温下迅速取出贴模的零件又不使其变形，，，，，，应在模具上制出取件槽，，，，，，以便夹钳伸入。。。。。。取件槽应位于模具端头零件边沿线之外约5mm处。。。。。。

无论是铸造照旧铸造的模具毛坯，，，，，，必需举行时效或热稳固性处置惩罚（退火），，，，，，以免爆发变形。。。。。。模具的设计必需按热成型压床的手艺特征举行。。。。。。模具的外廓尺寸限制需参考热成型压床的模具最大允许尺寸。。。。。？？？？？？？Ｋ剂康侥＞叩母斩龋，，，，，设计时上模、下模、侧压？？？？？？？？榫κ实奔雍瘛。。。。。

2、计划的实验

2.1　试压

试压是验证成型模具的间隙设计和制造是否合理，，，，，，磨练零件的成型性能，，，，，，确定零件睁开件的一种工艺要领。。。。。。

2.1.1　试压质料的选取

TC1钛合金质料在成型温度抵达600℃时，，，，，，抗拉强度σb≤215MPa，，，，，，质料伸长率δ5=58%。。。。。。TC4钛合金质料在成型温度抵达700℃时，，，，，，抗拉强度σb≤200MPa，，，，，，质料伸长率δ5=65%[1]。。。。。。经由查阅相关资料并举行比照，，，，，，室温下质料牌号为LY12M的铝合金质料抗拉强度σb≤215MPa，，，，，，伸长率δ=14%，，，，，，靠近于TC1、TC4钛合金蠕变阶段板质料成型的指标[2]。。。。。。

2.1.2　试压要领

将热成型模具装夹在热成型压床上，，，，，，接纳与钛合金质料同规格的铝合金质料LY12M。。。。。。室温下举行质料成型的试压。。。。。。试压时，，，，，，在模具上涂红铅油，，，，，，凭证试压情形修整模具，，，，，，直到用铝合金质料LY12M制造的零件及格为止。。。。。。按室温下试压及格的热成型模具，，，，，，凭证4项零件热成型参数对钛合金质料举行热成型。。。。。。在钛合金零件热成型的历程中，，，，，，在包管热成型模具在中温的强度要求下，，，，，，可以适当增添热成型装备的主缸压力，，，，，，确保钛合金零件的贴胎度[3]。。。。。。

2.2　钛合金质料热成型历程中的注重事项

第一，，，，，，睁开毛料，，，，，，按铝合金质料LY12M试压的睁开件举行下料。。。。。。下料应阻止毛料边沿爆发裂纹，，，，，，以及边沿粗糙、凸凹不平、啃伤、剪痕等缺陷。。。。。。

第二，，，，，，为镌汰和阻止对成型模具造成损伤，，，，，，钛合金毛料在成型前都应打毛刺和去锐边。。。。。。毛料边沿应在将要变形的部位打光，，，，，，以消除应力集中，，，，，，避免质料在成型时开裂。。。。。。冲切的孔、启齿以及螺栓孔、定位孔等，，，，，，应在两面去掉孔的毛刺。。。。。？？？？？？？？捎蔑毕骰虼ィń鸶稚埃┮烊ッ袒虼蚬猓，，，，，同时毛料边沿爆发的划痕应平行于板材外貌[4-5]。。。。。。

第三，，，，，，毛料上不允许打钢印。。。。。，，，，，可在毛料或标签上打胶印。。。。。。

第四，，，，，，钛合金板料在室温下的冲压成型，，，，，，尤其是对形状转变很大的重大零件，，，，，，毛料与模具之间会爆发很大的变形抗力和摩擦，，，，，，而钛合金板料的抗摩擦性欠好，，，，，，易使冲过凹模圆角的零件外貌爆发擦伤。。。。。。在高温下冲压成型时，，，，，，这种情形将更严重，，，，，，还会因高温下容易黏？？？？？？？？ㄗ。。。。。。，，，，，导致零件难以从模具上取下，，，，，，或取件时易导致零件变形。。。。。。为阻止擦伤，，，，，，使取件顺遂，，，，，，包管零件质量，，，，，，必需在冲压成型时使用润滑剂。。。。。。

第五，，，，，，在室温下的冲压成型，，，，，，可在钛合金板料外貌喷涂过氯乙烯防腐清漆（牌号为G52-2）。。。。。。它是将过氯乙烯树脂及增韧剂溶于有机混淆溶剂（苯类、酯类及酮类）的溶液，，，，，，能在室温下很快干燥，，，，，，形成一层结实的；；；；；つぃ，，，，，能够遭受较高的单位压力，，，，，，避免毛料与模具直接接触。。。。。。冲压时，，，，，，应使用机油对模具举行增补润滑。。。。。。冲压后，，，，，，用有机稀释剂除掉；；；；；つぁ。。。。。第六，，，，，，在高温下的冲压成型，，，，，，可在钛合金板料外貌喷涂胶体石墨水溶液润滑剂。。。。。。它是一种高纯石墨疏散悬浮于水的石墨乳，，，，，，能在室温下很快干燥，，，，，，形成一层致密的石墨膜。。。。。。冲压时，，，，，，它能优异坚持，，，，，，有利于零件的脱模。。。。。。别的，，，，，，在温度不高于650℃时，，，，，，它对避免零件擦伤具有显着作用。。。。。。冲压后，，，，，，连忙用热水洗濯去除石墨膜。。。。。。

第七，，，，，，可用毛刷或喷雾器将润滑剂喷涂在板料外貌，，，，，，注重喷涂前需将板料洗濯清洁。。。。。。

2.3　钛合金零件热成型后边沿的剪切和修理要求

第一，，，，，，钛合金零件的边沿，，，，，，除有特殊划定外，，，，，，应倒棱或倒圆至半径约为0.2mm。。。。。。该尺寸可目视检查，，，，，，但所有断裂不平、粗糙部分、凸起、刻伤和凹痕都必需去除。。。。。。

第二，，，，，，钛合金零件的边沿剪切可用切边模（包括切断模、切开模等），，，，，，也可使用振动剪床和手铰剪（用于薄料）。。。。。。

第三，，，，，，对厚度不大于1.2mm的TC1和TC4合金零件，，，，，，在能包管优异的剪切质量的条件下，，，，，，可剪切到零件尺寸，，，，，，不必留修边余量。。。。。。

第四，，，，，，对厚度在1.0mm以内的零件，，，，，，用金刚砂轮或锉削的要领去毛刺、打光和倒圆，，，，，，要求磨削偏向平行质料外貌。。。。。。对较厚的板材应思量使用其他（如铣切等机械加工）要领整理边沿。。。。。。

2.4　钛合金质料外貌处置惩罚

第一，，，，，，去氧化皮。。。。。。板材在加热历程中外貌天生一层氧化皮。。。。。。加热到350～400℃时，，，，，，氧化皮的颜色是淡稻草色；；；；；温度更高时，，，，，，颜色变暗；；；；；450℃时，，，，，，氧化皮是黄色；；；；；500～550℃时，，，，，，氧化皮是紫色；；；；；600～650℃时，，，，，，氧化皮是蓝色；；；；；700～900℃时，，，，，，氧化皮是灰色；；；；；凌驾900℃时，，，，，，氧化皮是棕色。。。。。。氧化皮的厚度随温度转变，，，，，，温度650℃时为0.0025～0.0050mm，，，，，，700～750℃时为0.0050～0.0075mm，，，，，，800～850℃时为0.020～0.025mm，，，，，，900～950℃时为0.04～0.05mm，，，，，，1000℃时约为0.1mm，，，，，，1100℃时约为0.36mm。。。。。。在温度低于700℃的一次短时加热中，，，，，，板材外貌氧化得很轻，，，，，，现实上对板料冲压性并无影响。。。。。。因此，，，，，，一次短时加热后不必去氧化皮，，，，，，只有经两三次加热后才需去氧化皮。。。。。。零件最终制成后，，，，，，则必需去氧化皮。。。。。。

第二，，，，，，油脂在加热时形成碳垢，，，，，，会给去氧化皮的事情带来难题，，，，，，因此需要加热的毛料或零件，，，，，，在加热前应仔细用有机溶剂（汽油、洗涤剂）先行除油，，，，，，洗濯清洁。。。。。。

第三，，，，，，零件经已往氧化皮的整理后，，，，，，不允许举行对制品零件外貌质量起破损作用的增补变形工序。。。。。。

2.5　零件验收

2.5.1　零件外貌质量要求

零件外貌在加工成型历程中，，，，，，原则上不允许爆发外貌缺陷。。。。。。若是爆发了新的划伤、擦伤、稍微的凹坑，，，，，，以及成型历程中有使用工具的痕迹，，，，，，允许用细砂布打磨使其平滑、呈流线型，，，，，，但其深度不得凌驾板料厚度的负误差的一半。。。。。。对零件外貌的裂纹、波纹等缺陷，，，，，，可用15倍放大镜目视检查。。。。。。仍有嫌疑时，，，，，，可用25倍放大镜复查。。。。。。

2.5.2　零件边沿质量要求

所有钛合金零件经切割或冲切后的边沿，，，，，，包括冲切的口及启齿，，，，，，均需去毛刺和修光，，，，，，不得有裂纹。。。。。。所有断裂不平、粗糙部分、凸出、刻伤和凹痕都必需除去，，，，，，所有边沿应去锐边和倒圆至R0.2mm。。。。。。打磨偏向应平行于板料外貌，，，，，，边沿外貌光度需知足要求。。。。。。

2.5.3　零件弯边的角度公差要求

关于其他零件相配的成型弯边，，，，，，角度公差应坚持在2°以内。。。。。。对不与其他零件相配的90°增强弯边，，，，，，角度公差应坚持在5°以内。。。。。。

2.5.4　零件的金属变薄量要求

除有特殊划定外，，，，，，板材零件由成型引起的厚度变薄量不会凌驾名义厚度的5%。。。。。。拉深件或带有拉深性子的重大弯曲件和冲压件，，，，，，允许局部变薄到名义厚度的70%。。。。。。

4、结语

通过对热成型历程每一环节要害手艺的研究，，，，，，如工装选择、工装设计、工装试压、热成型工艺参数确定、零件切割、零件校形等，，，，，，接纳合理的热成型工艺参数制造出及格的4项钛合金零件。。。。。。钛合金热成型工艺参数简直定和验证要领，，，，，，可为普遍使用钛合金零件提供手艺包管。。。。。。

参考文献

[1]林兆荣，，，，，，熊志卿.钛板高温机械性能与热成形工艺参数[M].南京：南京航空学院，，，，，，1985.

[2]《航空制造工程手册》总编委会.航空制造工程手册：飞机钣金工艺[M].北京：航空工业出书社，，，，，，1992.

[3]杨志强，，，，，，张俊。。。。。，，，，，刘卫东，，，，，，等.TC6钛合金叶片裂纹的爆发缘故原由[J].理化磨练-物理分册，，，，，，2023（5）：44-46.

[4]李博，，，，，，史新鑫，，，，，，齐风华，，，，，，等.Ti70合金板热成型组织性能研究[J].科技立异与应用，，，，，，2023（9）：69-72.

[5]史文祥，，，，，，章文亮，，，，，，陈明和，，，，，，等.TB8钛合金重大形状桨叶前缘蒙皮多步热成形工艺研究[J].航空制造手艺，，，，，，2021（8）：84-91.

相关链接