超倍尺宽钛合金板坯成形工艺方案_搜钛网
 
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超倍尺宽钛合金板坯成形工艺方案

发布日期:2019-02-26  浏览次数:384
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  针对某公司钛板坯锻件,材料为TA2,要求成形尺寸2050+15 (宽)×260(高)±10× L(随长)(m m),原材料钛锭经过表面加工去除表 面 缺 陷 及 取 样 后 , 尺 寸 为φ990mm×2600mm。成形宽度尺寸/原材料截面尺寸≈2.07,超过一倍尺寸。根据传统经验公式计算,要保证最终展宽成形 尺 寸 原 始 坯 料 截 面 直 径 需≥ φ 1450mm。
  常 规 成 形 工 艺 为 锭 先镦 粗 , 保 证 镦 粗 后 截 面 尺 寸≥ φ 1450mm后再进行平砧间拔长展宽。锻造过程由于TA2的材料特性,容易造成镦粗过程中面折叠缺陷,为防止折叠过深,需分多道次进行镦粗,出现折叠现象后立即进行轻滚圆拔长后再进行镦粗,严重影响锻造效率及锻造质量。采取直接拔长的方式进行展宽,在试验前通过有限元数值模拟分析软件对试制方案进行分析,最终通过实际生产验证工艺方案的可行性。
  1.工艺方案
  锻造工艺路线:芯棒展宽→换专用芯棒继续展宽→上下平砧成形修整,选用50MN快锻压力机进行整个锻造工序。具体过程为:将钛合金锭平放在大平板上,上端采用 φ 630mm芯棒分两次进行压扁,总压下量控制在300mm左右,左右移动芯棒进行展宽至坯料高度约为550mm。为防止芯棒展宽过程中出现板坯料中间尺寸偏大,两端偏小的情况,特制专用芯棒进行进一步展宽,展宽至宽度约为2000mm,高度约为440mm。最 后 采 用 特 制 上 平砧 ( 7 0 0 m m 砧 宽 , 砧 长2300mm)、下平板进行拔长及整形。
  2.工艺的数值模拟
  (1)模型建立及参数设定采用SolidWorks软件上对钛合金锭、芯棒、特制芯棒、下平板、上下平砧进行三维建模,并导入有限元模拟软件中。TA2材料属性由数据库中已有的模型导入,由于采用快锻压力机,设定正常开启5台泵的上砧平均压下速度下限约为50mm/s。采用六面体网格对钛锭模型进行网格划分,为保证模拟的准确性,设定网格数量32000个。数值模拟的其他参数如附表所示。
  (2)模拟过程分析 图1为上下工装及钛锭初始摆放位置,上砧与芯棒接触均匀压下,压下300mm后,左右横移芯棒继续压下至图2状态,此时坯料高度约为550mm。
  由于钛锭总长为2600mm,采用芯棒展宽过程中由于两端偏载的问题,坯料变形不均匀,在实际生产过程中必然会造成,两端展宽小,中间展宽大的问题,采用特制芯棒重点对两端进行展宽,如图3、图4所示。此时坯料高度高点为455mm,低点约为380mm。
  图5表示采用上平砧及下平板,开始整形拔长,压下量设定为100mm。图6为整形结束,此时测定宽度最大点为2165mm,最小点2065mm,高度尺寸为265mm。
  3.生产实际验证
  利用数值模拟形成的工艺参数,在生产实际中进行试验,图7为最终锻造成形的TA2板坯,试验过程中在厚度约为265mm时,展宽最宽点达到2150mm,与优化后仿真结果非常接近。且两端头舌头长度仅约50mm,低于常规钛板成形的舌头长度150~250mm。最终通过加工后材料利用率达到91.6%,高于常规的钛板成形利用率约2%,符合最终成形的质量要求。
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