CN108246845B - 钛合金板材等温弯曲工艺优化方法 - Google Patents
钛合金板材等温弯曲工艺优化方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN108246845B CN108246845B CN201810033827.0A CN201810033827A CN108246845B CN 108246845 B CN108246845 B CN 108246845B CN 201810033827 A CN201810033827 A CN 201810033827A CN 108246845 B CN108246845 B CN 108246845B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- bending
- die
- isothermal
- sample
- temperature
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000005452 bending Methods 0.000 title claims abstract description 77
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 23
- 229910001069 Ti alloy Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 20
- 238000005457 optimization Methods 0.000 title claims abstract description 6
- 238000012360 testing method Methods 0.000 claims abstract description 32
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 claims description 11
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 claims description 7
- 238000011084 recovery Methods 0.000 claims description 5
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 abstract description 3
- 239000002184 metal Substances 0.000 abstract description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 6
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 2
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 2
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 1
- 238000012937 correction Methods 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000006698 induction Effects 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21D5/00—Bending sheet metal along straight lines, e.g. to form simple curves
- B21D5/02—Bending sheet metal along straight lines, e.g. to form simple curves on press brakes without making use of clamping means
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21C—MANUFACTURE OF METAL SHEETS, WIRE, RODS, TUBES OR PROFILES, OTHERWISE THAN BY ROLLING; AUXILIARY OPERATIONS USED IN CONNECTION WITH METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL
- B21C51/00—Measuring, gauging, indicating, counting, or marking devices specially adapted for use in the production or manipulation of material in accordance with subclasses B21B - B21F
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21D5/00—Bending sheet metal along straight lines, e.g. to form simple curves
- B21D5/02—Bending sheet metal along straight lines, e.g. to form simple curves on press brakes without making use of clamping means
- B21D5/0209—Tools therefor
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Bending Of Plates, Rods, And Pipes (AREA)
- Investigating Strength Of Materials By Application Of Mechanical Stress (AREA)
Abstract
一种基于毛坯尺寸精度最佳热力参数的钛合金板材等温弯曲工艺优化方法，通过测试装置在各种弯曲温度、弯曲速度和保压时间下所制弯曲件，对弯曲件测试以确定前述因素对弯曲件尺寸精度影响；并采集试样形状误差，包括弯曲前板坯平面度测试值和弯曲后工件角度值，通过回归平方等式表示，获得对应试样方程，最终得到不同钛合金对应的优化等温弯曲温度和最佳保压时间。本发明能够使得金属保持与成形模具尺寸高度一致性。
Description
技术领域
本发明涉及的是一种金属成形领域的技术，具体是一种基于毛坯尺寸精度最佳热力参数的钛合金板材等温弯曲工艺优化方法。
背景技术
在航空航天领域里，大量使用由难变形钛合金板材弯曲成复杂形状零件，这些零件常用等温弯曲工艺。零件等温弯曲规范取决于一系列因素：在提高成形温度条件下，毛坯材料力学和塑性性能，变形程度和速度，等温成形后消除内部应力所持续时间等，都没有现成的手册可以查找到材料力学、工艺和塑性性能资料。新材料合金力学和塑性要在试验基础上才能确定，现已拟定的工艺试验远远不够，为了确定等温弯曲规范必须设计新的实验。普通弯曲成形工件都会产生弹复，如弯曲角度据工艺参数不同，其弹复量也不尽相同，角度弹复一般在1～25°。弯曲弹复使弯曲件的几何精度受到损害，时常成为弯曲件生产中不易解决的特别棘手问题。
发明内容
本发明针对现有工艺存在的材料弹复导致的弯曲角度误差、松弛、直线边畸变等缺陷，提出一种钛合金等温弯曲工艺优化方法，能够使得金属保持与成形模具尺寸高度一致性，即弯曲件尺寸高度精确性。
本发明是通过以下技术方案实现的：
本发明包括以下步骤：
步骤1)将毛坯板材铺设在测试装置的凹模上，将凸模对准凹模的工作表面下压。
所述的测试装置包括：相对设置的凹模和凸模，与凹模相连的模套以及与凸模相连的导向块。
所述的凹模上设有90°V字形槽的工作表面，其弯曲半径优选为66mm。
步骤2)在各种温度下进行弯曲测试，以确定变形速度、温度和保压时间对弯曲件精度影响；
步骤3)采集试样形状误差，包括弯曲前板坯平面度测试值、弯曲后工件角度值；
步骤4)统计数据加工按照最小平方法确定，与相关试样形状误差在各种变形速度下与等温弯曲温度密切相关，以回归平方等式表示，获得对应试样方程，最终得到不同钛合金对应的优化等温弯曲温度、变形速度和最佳保压时间。
技术效果
与现有技术相比，本发明结果是钛合金板材弯曲弹复角趋于零，常规弯曲弹复角1～25°，大幅度提高弯曲件精度，满足航空航天工程高精度需求。
附图说明
图1a、图1b和图1c分别实施例1中测试装置的正视图、侧视图和俯视图；
图1d为毛坯示意图；
图中：t为板材厚度，据所研究板材厚度确定：1凹模、2凸模、3模套、4导向块；
图2为V-型弯曲后试样测量示意图；
图3为按要求的弯曲半径确定毛坯成形时试样弯曲半径R示意图；
图4为П字形件弯区示意图；
图5为П字形件弯曲后测量示意图；
图中：6定位销。
具体实施方式
实施例1
本实施例针对V字形弯曲件，为了确定由轧制板材与弯曲成形模具保持精密对应的条件，等温弯曲情形下的测试装置如图1所示，包括：相对设置的凹模1和凸模2，与凹模1相连的模套3以及与凸模2相连的导向块4。
所述的凹模1中设有90°V字形槽的工作表面，其弯曲半径为66mm，如虚线所示。
步骤1)在模套3中设置凹模1，在凹模1上铺设毛坯，将凸模2对准凹模1的工作表面下压。
所述的毛坯外廓尺寸为100×20mm，厚为1mm。
优选地，上述测试装置中放置毛坯处设有中频感应加热可控温电炉。
步骤2)在各种温度下进行弯曲测试以确定变形速度对弯曲影响，具体为：
所述的弯曲测试是指：以弯曲成形模具尺寸为基准，测试与板材相对轧制方向不同角度，不同变形温度、不同保压时间工件弯曲后，弯曲角角度弹复值。
设置变形速度依次为1mm/min、5mm/min、10mm/min；弯曲后，在载荷作用下依次保压时间为1min、2min、3min。
步骤3)采集试样形状误差，包括：弯曲前板坯平面度测试值、弯曲后工件角度值，具体为：采用最佳角度测量仪和计算方法，为了计算弯曲角度，用测径规对尺寸A和h进行测量，计算并修正试样厚度和弯曲半径R0，如图2所示。考虑厚度S和顶部沿着尺寸L位移对尺寸h的影响引入修正系数k，弯曲角度
其中：
然后根据计算和测量弯曲角度确定相关角度误差
其中：αa为凹模角度。
在弯曲半径R＝66mm弯曲后试样形状误差用计算方法据测量弦l计算，并且按照试样弦高h值并据试样H值和厚度S计算，如图3所示，即：试样弯曲半径
其中：
弯曲角α按照已知试样长度100mm和凹模弯曲半径R计算：
则试样弯曲半径误差
其中：Ra为凹模半径。
对于钛合金TA15和TC2板材，步骤2中的弯曲测试设置温度依次为20℃、600℃、650℃、700℃和750℃。为工艺试验的可靠性，在规定加热温度和变形速度下，保证弯曲试样不少于三个。
试样相对于轧制方向各种角度下切割：0°、45°、90°，在等温弯曲条件下，允许确定所研究板材的平面各向异性对形状公差的影响。
作为例子，表1示出钛合金TA15板材在带有90°V字形槽的工作表面的凹模中试验研究结果。
表1钛合金TA15板材在600℃在V-型凹模中等温弯曲结果
步骤4)由于统计加工按照最小平方法确定，与相关试样形状误差在各种变形速度下与等温弯曲温度密切相关，以回归平方等式表示，在某种程度上解决温度问题。例如，对于钛合金TA15板厚1mm，在变形速度1mm/min，相对轧制方向切割角0、45和90°，获得对应试样方程：
t＝—3997.6584Δ2+879.0181Δ+779.6266；
t＝—4956.6276Δ2+1226.598Δ+765.4963；
t＝—18537.5933Δ2+3388.7496Δ+755.8867；
其中：Δ为试样弯曲半径误差，由上可知，在相对误差Δ＝0，试样对应的温度指标为：
779.6℃沿轧制方向切割试样；
765.5℃相对轧制方向成45℃切割试样；
755.9℃垂直轧制方向切割试样。
实施例2
本实施例针对钛合金TA15、TC2板材，采用与实施例1类似方法确定温度，具体如表2。
表2在弯曲角度相对误差Δ＝0条件下等温弯曲温度值
由实施例1和2得出结论，具有最小相对弯曲角度误差，对钛合金TA15板材为750～780℃和TC2板材为670～710℃。
实施例3
本实施例针对П字形弯曲件，根据等温弯曲所制最小误差形状模具装备制造的零件，如П字形件弯曲由所研究材料毛坯平面部位固定，如图4所示。
步骤1)在毛坯上钻一个孔并通过定位销6固定在模具中以防止在变形过程中位移。
步骤2)等温弯曲，并设置毛坯保压时间分别为1min、2min和3min，然后从模具中取出。
步骤3)试样在变形后在工具显微镜下按照坐标Y1和Y2(见图5)尺寸观测：
测量结果列于表3并能够确定试样尺寸与设计的尺寸偏差，可见成形后试样最高的尺寸精度达到等温弯曲所对应的试验结果，保压时间不小于3min。
表3在等温弯曲条件下，П字形件弯曲后各种长度保压时间的试样尺寸
由此试验，可得结论：等温弯曲后的零件的形状相对误差，除了温度有极大影响外成形后的保压时间也起重要影响因素，钛合金板材的保压时间应不小于3分钟。
上述具体实施可由本领域技术人员在不背离本发明原理和宗旨的前提下以不同的方式对其进行局部调整，本发明的保护范围以权利要求书为准且不由上述具体实施所限，在其范围内的各个实现方案均受本发明之约束。
Claims (8)
1.一种基于毛坯尺寸精度最佳热力参数的钛合金板材等温弯曲工艺优化方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1)将毛坯板材铺设在测试装置的凹模上，将凸模对准凹模的工作表面下压；
步骤2)在各种温度下进行弯曲测试，以确定变形速度、温度和保压时间对弯曲件精度影响；
步骤3)采集试样形状误差，包括弯曲前板坯平面度测试值、弯曲后工件角度值；
步骤4)统计数据，按照最小平方法确定，最终得到不同钛合金对应的优化等温弯曲温度、变形速度和最佳保压时间，其中所述优化等温弯曲温度以回归平方等式表示：对于钛合金TA15板厚1mm，在变形速度1mm/min，相对轧制方向切割角0°、45°和90°的试样方程为：
t＝—3997.6584Δ2+879.0181Δ+779.6266；
t＝—4956.6276Δ2+1226.598Δ+765.4963；
t＝—18537.5933Δ2+3388.7496Δ+755.8867；
其中：Δ为试样弯曲半径误差，t为试样对应的温度指标。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征是，所述的测试装置包括：相对设置的凹模和凸模，与凹模相连的模套以及与凸模相连的导向块。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征是，所述的凹模上设有90°V字形槽的工作表面，其弯曲半径为66mm。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征是，所述的弯曲测试是指：以弯曲成形模具尺寸为基准，测试在板材相对轧制方向不同角度，不同变形温度、不同保压时间弯曲后，弯曲角角度弹复值。
5.根据权利要求1或4所述的方法，其特征是，所述的弯曲测试，设置变形速度依次为1mm/min、5mm/min、10mm/min；弯曲后，在载荷作用下依次保压时间为1min、2min、3min。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征是，所述的优化等温弯曲温度为：①779.6℃沿轧制方向切割试样；②765.5℃相对轧制方向成45°切割试样；③755.9℃垂直轧制方向切割试样。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征是，对钛合金TA15板材的优化等温弯曲温度为750～780℃和TC2板材的优化等温弯曲温度为670～710℃。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征是，所述的最佳保压时间大于或等于3分钟。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201810033827.0A CN108246845B (zh) | 2018-01-15 | 2018-01-15 | 钛合金板材等温弯曲工艺优化方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201810033827.0A CN108246845B (zh) | 2018-01-15 | 2018-01-15 | 钛合金板材等温弯曲工艺优化方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN108246845A CN108246845A (zh) | 2018-07-06 |
| CN108246845B true CN108246845B (zh) | 2020-04-10 |
Family
ID=62727356
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201810033827.0A Active CN108246845B (zh) | 2018-01-15 | 2018-01-15 | 钛合金板材等温弯曲工艺优化方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN108246845B (zh) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110238244B (zh) * | 2019-06-18 | 2020-05-22 | 燕山大学 | 一种基于云计算的材料弯曲工艺加工方法及系统 |
| CN113432576B (zh) * | 2021-06-17 | 2023-03-03 | 哈尔滨工业大学 | 一种钛合金薄壁构件差温成形回弹测试装置及方法 |
| CN114769372A (zh) * | 2022-04-20 | 2022-07-22 | 希罗镜下医疗科技发展(上海)有限公司 | 一种基底制作定形方法及基底 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101069902A (zh) * | 2007-06-13 | 2007-11-14 | 湖南大学 | 基于数值模拟的高强铝、镁合金等温挤压方法 |
| EP2796220A1 (en) * | 2011-12-21 | 2014-10-29 | JFE Steel Corporation | Method for designing die for press forming, and die for press forming |
| CN105344819A (zh) * | 2015-11-27 | 2016-02-24 | 沈阳飞机工业（集团）有限公司 | 大曲率钛合金蒙皮零件的等温成形模具及其成形方法 |
| CN206854387U (zh) * | 2017-04-25 | 2018-01-09 | 苏州罗普斯金铝业股份有限公司 | 一种型材的等温挤压装置 |
-
2018
- 2018-01-15 CN CN201810033827.0A patent/CN108246845B/zh active Active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101069902A (zh) * | 2007-06-13 | 2007-11-14 | 湖南大学 | 基于数值模拟的高强铝、镁合金等温挤压方法 |
| EP2796220A1 (en) * | 2011-12-21 | 2014-10-29 | JFE Steel Corporation | Method for designing die for press forming, and die for press forming |
| CN105344819A (zh) * | 2015-11-27 | 2016-02-24 | 沈阳飞机工业（集团）有限公司 | 大曲率钛合金蒙皮零件的等温成形模具及其成形方法 |
| CN206854387U (zh) * | 2017-04-25 | 2018-01-09 | 苏州罗普斯金铝业股份有限公司 | 一种型材的等温挤压装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN108246845A (zh) | 2018-07-06 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN108246845B (zh) | 钛合金板材等温弯曲工艺优化方法 | |
| CN106216523B (zh) | 一种冲压模具及应变成形能力检测的方法 | |
| JPWO2008140122A1 (ja) | 薄板のプレス成形装置及びプレス成形方法 | |
| CN104132887B (zh) | 弯管成形管材/模具摩擦系数测量装置 | |
| Krinninger et al. | Experimental investigation of the influence of punch velocity on the springback behavior and the flat length in free bending | |
| JPH02142620A (ja) | 薄板片を所定の曲げ角に曲げる方法 | |
| CN1754635A (zh) | 带有标记装置的锻造模具 | |
| JP4808679B2 (ja) | 薄板のプレス金型装置及びプレス成形方法 | |
| Lin et al. | Applying the Taguchi method to determine the influences of a microridge punch design on the deep drawing | |
| CN109622682B (zh) | 一种加热弯曲工艺中回弹补偿方法 | |
| CN112683652A (zh) | 一种金属板材临界折弯角的测试方法 | |
| CN116116972A (zh) | 一种dd挂梁用高弹性钢板u型槽钣金零件样品快速制造方法 | |
| CN114309261B (zh) | 双曲面金属板材的渐进成形弯曲方法 | |
| JP2016144825A (ja) | ２次プレス加工性評価方法 | |
| JP4706521B2 (ja) | Ｕプレス装置およびｕプレス方法 | |
| Abdulah et al. | An Analysis of the Springback Phenomenon of the Material Aluminum Alloy 6063-T5 With Punch Angle Variation | |
| CN107490520B (zh) | 一种薄板极限拉深比的检测方法 | |
| CN113406139B (zh) | 塑性成形中坯料与模具界面的接触传热系数测量方法 | |
| Pohlak et al. | Incremental sheet forming process modelling-limitation analysis | |
| JP6173369B2 (ja) | プレス加工性評価装置及びプレス加工性評価方法 | |
| CN110802154A (zh) | 变间隙模具降低制耳率的拉深件拉深方法 | |
| Duspara et al. | Conventional shaping the edges of thick steel plates after welding process | |
| CN115427166A (zh) | 金属板的缩颈极限应变确定方法 | |
| Tetzel et al. | Simulation accuracy of a multistage micro deep drawing process | |
| RU2460985C2 (ru) | Способ испытания листового материала на пружинение и предельные параметры при вытяжке стакана с фланцем (варианты) |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right | ||
| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right |
Denomination of invention: Optimization Method for Isothermal Bending Process of Titanium Alloy Plate Effective date of registration: 20231106 Granted publication date: 20200410 Pledgee: Meixi Branch of Zhejiang Anji Rural Commercial Bank Co.,Ltd. Pledgor: ZHEJIANG SHENJI TITANIUM INDUSTRY Co.,Ltd. Registration number: Y2023330002528 |