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        厚壁鈦三通塑性成形工藝的研究

        2021-09-04 09:34:33

        厚壁鈦合金管零件由于具有較強重比、優良的耐蝕性及耐疲勞性,在航空航天等領域得到了廣泛應用。塑性成形工藝獲得的厚壁鈦合金管件具有塑性好、強度高等特點(如擠壓、旋壓、拉拔),已成為加工鈦合金管材零件鈦三通的主要方法。

        鈦三通

          對管材塑性變形行為分析是保障管材準確塑性成形的前提和基礎,而變形分析的牢靠性往往取決于材料在變形時的力學性能,格外是塑性應力-應變關系。由于材料的塑性應力應變關系與其所受的應力狀態有關,因此,要根據具體成形過程中材料受力狀態選擇適合的試驗法進而確認材料的塑性參數。

          對于以壓縮變形為主的厚壁鈦管塑性成形過程,如旋壓和擠壓,需要確認其在壓縮狀態下的應力應變關系。然而由于管材的中空結構,傳統的圓柱試樣軸向壓縮試驗法較難用來確認管材的壓縮力學性能。因此,如何準確確認厚壁鈦管壓縮狀態下的應力-應變關系已成為準確分析厚壁鈦三通塑性變形行為的一個關鍵問題。

          力應變關系。其中,局部切塊壓縮試樣在管壁上直接截取試樣,受管材壁厚的影響較大,且壓縮過程中容易失穩?;⌒味询B試樣適用于薄壁管材,其原理與切塊試樣相同。區別于切塊和堆疊壓縮試驗,整體環形試樣軸向壓縮試驗穩定性較好,與管材塑性成形過程中的真實應力狀態越為接近,得到了廣泛的應用。

          然而,受摩擦的影響,整體環形試樣在壓縮過程中沿徑向會發生不均勻變形,出現鼓肚現象。而管材的中空結構使得較難對試樣外形進行去鼓形修整。因而,采用該試驗法時,只能獲得鼓肚發生之前小應變范圍材料的壓縮應力應變關系,鼓肚發生后,計算獲得的應力、應變數據與實際值相差較大。而管材的塑性成型一般都屬于大變形過程,需要大應變范圍的應力應變關系曲線。

          針對上述問題,一些學者提出通過將試驗與解析公式(或有限元)及優化算法相結合的反求方法確認材料的應力應變關系。反求法的實質是通過試驗,利用單向拉伸試驗結合數值模擬反求出了5052鋁合金材料失效參數。

          通過反算確認鈦三通管強化方程中的強度系數和應變的硬化指數。該方法在建立材料參數與力-位移曲線解析關系過程中過多采用假設條件,因而其解析表述準確性對材料參數的識別精度有很大的影響。


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