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厚壁型钛三通塑性成型的工艺分析

编辑:潍坊创一新材料科技有限公司时间:2022-02-18

  厚壁钛合金管件因其重量比大、耐腐、耐疲劳等优点,在航空航天等领域得到了广泛的应用。通过塑性成型工艺获得的厚壁钛合金管件具有塑性好、强度高(如挤压、旋压和拉拔)的特点。已成为钛合金管件钛三通加工的主要方法。

  管材的塑性变形行为分析是保障管材正确塑性成型的前提和基础,而变形分析的牢靠性往往取决于变形过程中材料的力学性能,格外是塑性应力应变关系。由于材料的塑性应力应变关系与其应力状态有关,因此有需要根据材料在特定成型过程中的应力状态选择合适的试验法,以确定材料的塑性参数。

  对于以压缩变形(如旋压和挤压)为主的厚壁钛管塑性成型过程,有需要确定压缩下的应力应变关系。然而,由于管道的中空结构,传统的圆柱形试件轴向压缩试验法难以确定管道的压缩力学性能。因此,如何正确地确定厚壁钛管在压缩状态下的应力应变关系,成为正确分析厚壁钛三通塑性变形行为的关键问题。

  应力应变关系。其中,局部剪切压缩试样直接截留在管壁上,受管壁厚度影响较大,压缩过程中容易失稳。圆弧叠层试样适用于薄壁管,其原理与切割试样相同。整体环试件的轴向压缩试验不同于块切割和叠合压缩试验,具有良好的稳定性,更接近管材塑性成型过程中的真实应力状态,得到了广泛的应用。

  然而,由于摩擦的影响,整体环形试样在径向上会发生不均匀变形,在压缩过程中会出现凸起。钛三通管道的中空结构使得样品的形状很难去鼓。因此,当使用该试验法时,只能获得胀形发生前小应变范围内材料的压缩应力-应变关系。膨胀发生后,计算的应力应变数据与实际值相差很大。管材的塑性成型一般属于大变形过程,需要在大应变范围内绘制应力应变关系曲线。

  为了解决上述问题,一些学者提出了一种将试验与解析公式(或有限元)和优化算法相结合的逆向求解方法来确定材料的应力应变关系。反向法的实质是通过单向拉伸试验和数值模拟,反向计算5052铝合金的失效参数。

  通过反算确定了钛三通加强方程中的强度系数和应变硬化指数。该方法在建立材料参数与力-位移曲线之间的解析关系时,假设过多,因此解析表达式的精度对材料参数的识别精度有很大影响。

厚壁型钛三通塑性成型的工艺分析