钛合金钣金零件成形
五种钣金成形工艺方法
五种钣金成形工艺方法
钣金成形工艺方法包括剪板下料、冲裁、压延成型、拉深成型和校平。
1.剪板下料：在剪板上划线并打孔，然后用剪刀沿着划线把材料剪成所需的形状。
2.冲裁：是指用激光切割或数控冲床对工件进行冲孔的工艺过程。
3.压延成型：是应用最广的一种冲压方法。
其基本原理是利用金属塑性变形时体积不变的特点，通过施加外力使金属产生塑性变形而实现材料的分离与连接的目的。
4.拉深成型：利用凸模和凹模之间产生的摩擦力来控制零件的形状尺寸及精度的方法称为摩擦压力加工。
5.校平：将上一步得到的平面或弧面工件放在平台上进行校正使其成为符合要求的工件的方法为校直。
如需获取更具体的信息，建议咨询钣金加工行业的专业人员。
钛合金钣金零件成形
冷成形
所以，从传统的危险断面强度来讲，钛具有最好的拉伸性， 超过现用的铅、铜、钢等所有金属。
钛及钛合金在厚向异性对拉形的作用与拉深相反，即成形 区受双拉而强化，在夹钳与模胎间的应力危险断面处却没有 强化或强化甚少，因此厚向异性指数越小的板料拉形越有利。 b/ 0.2比值小，预拉力的控制要求严，硬度高，拉形机钳口 易磨损打滑，需用特制钳口片弯曲抗力大，对机床吨位要求 大，均匀延伸率小，不能制做复杂形状的零件。拉弯时的特 点是回弹较大，并随型材剖面形状剧烈变化，回弹难以掌握， 宜采用两次拉弯。
冷成形
厚度4.75mm以下的固溶和时效强化的钛合金零件，室温下 最大的校形量为 0.76mm ，大于此值时，校形后应进行消除 应力热处理。消除应力可以提高零件尺寸和形状的稳定性， 减少包辛格效应和应力腐蚀。
冷成形限于制做形态简单的钛合金零件，主要原因是回弹 和起皱问题严重，工艺设计时应采取措施。
ห้องสมุดไป่ตู้
冷成形
概述
钛合金相对铝合金来说，材料的屈服应力相对于强度及限 的比值高，所以钛合金的强度高，变形力大，手工冷成形比 较困难。弹性模数和屈服应力的比值小，材料的回弹量大， 抵抗失稳起皱的能力差。可以看出，钛合金在常温下的成形 加工性能比较差，而加热成形却是克服以上缺陷的最好加工 方法。 在合理的范围内提高温度，材料的塑性好，贴模精度
冷成形
解决起皱的方法
1、组合成形，即把薄板叠合成形，以增加抗皱能力，也可 用加较厚钢板作衬料。 2、增加抗皱埂。 3、增加磨擦力，用阻滑剂减少毛料流动堆集。
4、增大毛料尺寸。
5、采用预成形毛料，用通用设备将毛料相应的地方进行放 料和收料，或压埂及弯边等预加工。
热成形 热成形是借助于温度、压力及时间等工艺因素来加工零件， 温度作用是降低变形抗力，提高材料塑性和改善成形状态。 压力的作用是平衡成形时的弯形抗力，时间是满足松驰和进 入蠕变状态所需要的条件。 热成形按工序分为热成形，热成形兼校形，热成形兼热处 理（淬火、固溶、回火、退火及消除应力） 热成形按工艺规范分为：低温（室温）、中温（回复、再 结晶、时效、回火）和高温（淬火、固溶，其他），加热方 式有恒温差，变温和局部加温等，压力有真空、低压，中压 及高压等，成形介质有汽体（氩、氮、空气、水蒸气），液 体（油、水、化合物）和固体（橡胶、纤维、粒子、金属块、 复合材料），
钛合金板材的矫形工艺
钛合金板材的矫形工艺1. 引言钛合金是一种高强度、低密度的金属材料，具有良好的耐腐蚀性能和优异的机械性能。
由于其广泛应用于航空、航天、医疗等领域，对钛合金板材进行形状修正（矫形）工艺的研究变得非常重要。
本文将介绍钛合金板材的矫形工艺及其相关技术。
2. 钛合金板材的特性钛合金具有以下特性：•高强度：钛合金具有优异的强度和刚度，可以满足各种应力条件下的使用要求。
•低密度：钛合金比重轻，具有较低的密度，可以减轻结构负荷。
•耐腐蚀性：钛合金具有优异的耐腐蚀性能，在高温、酸碱等恶劣环境中表现出色。
•良好的可塑性：钛合金易于加工成各种形式，适用于多种制造工艺。
3. 钛合金板材矫形工艺的分类钛合金板材的矫形工艺可以分为以下几种类型：3.1. 冷弯矫形冷弯矫形是指在常温下对钛合金板材进行弯曲或折叠的工艺。
主要包括以下几种方法：•手工冷弯：通过手工操作将钛合金板材按照设计要求进行弯曲或折叠。
•机械冷弯：利用机械设备（如液压机、卷板机等）对钛合金板材进行弯曲或折叠。
3.2. 热弯矫形热弯矫形是指通过加热钛合金板材，在一定温度范围内进行弯曲或折叠的工艺。
主要包括以下几种方法：•火焰加热：利用火焰喷枪对钛合金板材进行局部加热，然后通过机械设备对其进行弯曲或折叠。
•感应加热：利用感应加热设备对钛合金板材进行整体或局部加热，然后通过机械设备对其进行弯曲或折叠。
3.3. 液压矫形液压矫形是指利用液压力对钛合金板材进行形状修正的工艺。
主要包括以下几种方法：•液压成型：通过液压机对钛合金板材进行成型，可以实现复杂曲面的加工。
•液压拉伸：通过液压拉伸设备对钛合金板材进行拉伸，改变其形状。
4. 钛合金板材矫形工艺的影响因素钛合金板材的矫形工艺受到多种因素的影响，包括：•板材性能：不同牌号、不同状态的钛合金板材具有不同的力学性能和可塑性，需要根据具体情况选择适当的矫形工艺。
•板材尺寸：板材的长度、宽度和厚度会影响到矫形工艺的选择和操作方式。
钛合金成型方法
钛合金成型方法钛合金是一种具有优异性能的金属材料，被广泛应用于航空航天、船舶制造、汽车制造等领域。
钛合金的成型方法对于其性能和应用起着至关重要的作用。
本文将介绍几种常用的钛合金成型方法。
一、锻造成型锻造是一种常用的钛合金成型方法，其通过对钛合金进行加热，然后施加压力使其改变形状。
锻造可以分为自由锻造和模锻造两种方式。
自由锻造是将钛合金材料放置在锻模中，通过锤击或压力使其改变形状。
模锻造是将加热后的钛合金放置在预先设计好的模具中，通过模具施加压力，使其得到所需的形状。
锻造成型可以在较高温度下进行，有利于提高钛合金的塑性和成形性能，得到良好的成品。
二、轧制成型轧制是一种常用的钛合金板材成型方法。
通过将加热后的钛合金坯料放置在轧机中，通过辊轧的方式使其改变形状。
轧制成型可以得到具有一定厚度和宽度的钛合金板材，广泛应用于航空航天领域的结构件制造。
轧制成型的优点是可以大批量生产，成本相对较低，但对于板材的厚度和宽度有一定限制。
三、拉伸成型拉伸是一种常用的钛合金线材成型方法。
通过将加热后的钛合金坯料放置在拉伸机中，施加拉力使其变形成线材。
拉伸成型可以得到直径较小且长度较长的钛合金线材，广泛应用于航空航天、医疗器械等领域。
拉伸成型的优点是可以得到高强度的线材，但对于线材的直径和长度也有一定限制。
四、挤压成型挤压是一种常用的钛合金型材成型方法。
通过将加热后的钛合金坯料放置在挤压机中，通过挤压头施加压力使其变形成型材。
挤压成型可以得到具有复杂截面形状的钛合金型材，广泛应用于航空航天、汽车制造等领域。
挤压成型的优点是可以得到高精度的型材，但对于型材的尺寸和形状也有一定限制。
钛合金成型方法包括锻造成型、轧制成型、拉伸成型和挤压成型。
不同的成型方法适用于不同的钛合金产品，可以根据实际需求选择合适的成型方法。
钛合金的成型过程需要严格控制温度、压力和速度等参数，以确保最终产品的质量和性能。
随着科技的不断进步，钛合金成型方法也在不断发展，为钛合金材料的应用提供了更多可能性。
钛合金超塑成形工艺方法研究
钛合金超塑成形工艺方法研究摘要：针对钛合金板材在常温下弹性大、成形困难的问题，提出了一种利用钛合金在高温下具有超塑性的特征进行超塑成形的工艺方法。
本文以TC4材料板材零件为研究对象，详细介绍了钛合金超塑成形（气胀成形）的具体工艺实施过程以及工艺参数的设置等，为超塑成形工艺的应用提供了指导规范。
关键词：钛合金板料；超塑成形；工艺流程；工艺参数0引言钛合金具有抗疲劳、比强度高、耐腐蚀耐高温、一定的形状记忆性能、优越的力学性质、化学性质稳定等优点[1]，随着航空航天技术的发展，钛合金在航空航天领域的应用范围不断扩展，钛合金结构件越来越呈现出大尺寸、薄壁曲面、变厚度和整体结构的趋势，进一步提高了航空航天飞行器的性能、结构刚性，减轻了重量，因此钛合金成形技术也成为航空航天制造技术的研究重点。
超塑成形技术是利用材料的超塑性来成形零件的一种工艺方法（在本文中超塑成形是指板材的气胀成形），它具有成形的零件结构设计自由度大、所需模具结构简单、所需成形设备吨位小投资少等特点，因此用超塑性气压胀形可以进行整体设计，减少工序和工装数量，降低工时和费用。
1材料控制按本文进行超塑成形工艺时，TC4钛合金板材的规格、化学成分、室温和高温机械性能及供货条件应符合GB/T 3621-2007的要求，Ti-6Al-4V钛合金板材的规格、化学成分、室温和高温机械性能及供货条件应符合AMS 4911的要求，且应有材料合格证。
成形前应检查表面质量，不允许材料表面存在起皮、夹杂物及超过标准要求的划伤、压痕、裂纹等缺陷。
运输和存放过程中应注意防止表面划伤。
超塑成形时需要用到辅助材料，主要包括清洗剂、保护涂料（包括润滑剂）等。
常用的清洗剂包括丙酮、无水乙醇、金属清洗剂等，其主要作用是清除表面油污。
保护涂料主要包括高温漆、氮化硼、胶体石墨、润滑剂等，其主要目的是在零件成形时起到润滑作用和加热时起到防止（减轻）材料表面氧化作用。
所选辅助材料不应对钛合金零件产生有害影响，并符合相应的国家标准、行业标准或专用技术标准，若无相关标准的新型辅助材料，则采取试用可行的材料，辅助材料应有生产厂家质量保证单或合格证。
钛合金成型方法(一)
钛合金成型方法(一)钛合金成型方法详解1. 钛合金常用成型方法简介•热成型方法–热轧–热挤压–热锻•冷成型方法–冷轧–冷挤压•粉末冶金成型方法–热等静压–热等静压烧结–等离子喷射成形•其他成型方法–变形加工–3D打印2. 热成型方法2.1 热轧热轧是一种将钛合金加热至变软状态后，在压力作用下进行成型的方法。
主要适用于大块钛合金板材的生产，通常需要较大的设备和工艺流程。
2.2 热挤压热挤压是将加热至变软状态的钛合金通过挤压机具体的模具进行成型。
与热轧相比，热挤压更适合制造较复杂形状的钛合金产品，并且在细节加工方面更加灵活。
2.3 热锻热锻也是一种将钛合金加热至变软状态的成型方法，但与热轧和热挤压不同的是，热锻通过冲击力将钛合金材料迅速形变成型。
这种方法常用于制造高强度和高精度的钛合金零件。
3. 冷成型方法3.1 冷轧冷轧是在室温下将钛合金板材通过辊压机进行成型的方法。
与热成型相比，冷轧可以生产出更高精度和更光滑的钛合金板材，并且在工艺流程上更加简单和节省能源。
3.2 冷挤压冷挤压是在室温下将钛合金材料通过挤压机的模具进行成型的方法。
与冷轧相比，冷挤压更加适用于制造小型和复杂形状的钛合金零件，并且在材料强度和机械性能方面更有优势。
4. 粉末冶金成型方法4.1 热等静压热等静压是将预制的钛合金粉末充填至模具后，在加热和压力作用下形成致密的钛合金零件。
这种方法可以制造出高密度、高强度和复杂形状的钛合金零件，并且材料利用率较高。
4.2 热等静压烧结热等静压烧结是在热等静压成型后，通过高温烧结将粉末冶金制得的钛合金零件进一步致密化和固化。
这种方法可以提高钛合金零件的强度和耐磨性，并且在制造复杂形状和小尺寸零件方面更具优势。
4.3 等离子喷射成形等离子喷射成形是通过等离子喷射设备将钛合金粉末加热并喷射至模具形成零件的方法。
这种方法具有成型速度快、材料利用率高的优势，并且可以制造出各种尺寸和形状的钛合金零件。
5. 其他成型方法5.1 变形加工变形加工是利用冷轧、冷挤压等手段将钛合金材料进行塑性变形和加工的方法。
一种钛合金钣金热压成形取件及上料系统设计方案
连接器固定于横向滑轨上，由法兰盘及固定夹组成， 可将整个末端执行器固定在机械手最后一节。 3.2 横向滑轨
行自动上料与取件工作，改善了工人的工作环境，实现了 机械自动化，并且提高了生产效率。
图 1 总体外观图 2.1 机械手及底座
机械手主要功能是带动末端执行器进行位置移动，实 现零件在毛料台、加热炉与零件台间的上料取件运动，可 实现六自由度运动，保证机械手能够在行程内保持各种需 要姿态。同时，为了保证机械手可在高温环境下稳定工作， 一般选用六轴多自由度机械手，根据具体零件尺寸、加热 炉及零件摆放位置等参数来确定机械手的型号。
移动；在槽钢两侧及下方开有通槽，可与横向滑轨及夹头 部分连接。纵向滑轨通过螺栓及下方开口固定在横向滑轨 上，夹头通过衬套及螺栓，穿过底部通槽，安装在槽钢中。 另外，可通过调节螺栓，调整夹头伸出长度，使其适用于 不同的模具。
图 2 控制系统框图 2.5 毛料台
毛料台用于放置未加工的毛料，并适用防止不同尺寸 的毛坯料，如在零件台上放置成形零件，应可防止零件受 重力影响发生变形。 3 末端执行器结构及工作原理
热成形机能是加工不同形状尺寸的零件，热成形机内
5269 期
的模具也要进行相应的更换，这会造成零件台、机械手、 模具以及料台的相对位置会发生改变，故每次换模后，童 谣通过定位系统精确定位机械手、末端执行器与各料台、 零件以及热成形机模具之间的相对位置，并将数据传输至 控制系统中。定位系统可采用双目相机，一般固定于六轴 机械手第三轴后方，随机械手运动，其位置应尽量靠后， 并设置防护装置，防止受热辐射而发生损坏。 2.4 控制系统
钛合金热成形零件酸洗工艺
钛合金热成形零件酸洗工艺发布时间：2023-02-02T07:23:00.079Z 来源：《科技新时代》2022年18期作者：林松野[导读] 本文简述了钛合金热成形零件酸洗的一般工艺流程，林松野哈尔滨哈飞工业有限责任公司黑龙江省哈尔滨 150066摘要：本文简述了钛合金热成形零件酸洗的一般工艺流程，针对钛合金热成型零件酸洗过程进行了说明并提出了注意事项。
关键词：钛合金；热成形；酸洗；氧化皮；热碱洗前言钛属于ⅣB族金属，在高温下性质活泼，容易受到与其接触物质的污染，可与CO、CO2、O2、H2O、NH3等物质发生反应[2]。
钛合金在成形时与上述物质反应表面会形成一层氧化皮。
氧化皮形成的同时，其中的C、O、N、H可向基体内部扩散，形成一层高硬度、高脆性的富氧层，通常称之为α层，其深度与合金的化学成分、加热温度时时间有关，可在0.01～2.00mm范围内波动。
α层在后续的零件机械加工、使用过程中易造成裂纹并延伸至基体中，使材料的塑性和韧性等综合性能下降，特别是氢脆，容易造成设备事故的发生，所以必须通过特定的酸洗工艺将氧化皮和α层去除[3]。
1 工艺流程简介根据HB/Z344-2001《钛合金酸洗工艺及质量检验》及其他相关标准，钛合金酸洗一般工艺流程为：零件验收→有机溶剂预清洗→装挂→化学除油→温水洗→冷水洗→去除氧化皮→酸洗→冷水洗→后处理→干燥→质量检验。
下面对主要工艺过程进行说明。
1）有机溶剂预清洗和化学除油钛合金在热成形过程中常用石墨水剂、氮化硼等涂敷零件表面。
热成形后零件表面会留有大量石墨和氮化硼粉末，如果直接使用化学除油溶液进行清洗会很快导致溶液变得浑浊不堪，过早报废，所以常用汽油、乙醇、丙酮等溶剂进行清洗，然后再使用化学除油溶液进行清洗。
常用的化学除油工艺如下：三聚磷酸钠（Na3PO4·12H2O）40g/L～60g/L碳酸钠（Na2CO3·10H2O） 40g/L～50g/L硅酸钠（Na2SiO3·nH2O） 25g/L～35g/L温度 60℃～90℃除油时间 15min～30min在化学除油溶液中浸泡之后，先使用温水进行浸泡，然后在冷水中进行清洗，彻底将污染物除去。
钣金成型
钣金成形是对薄板、薄壁型材和薄壁管材等金属毛料施以外力，使之发生塑性变形或剪断，从而成为具有预期形状和性能的零件加工方法。
钣金成形 对薄板、薄壁型材和薄壁管材等金属毛料施以外力，使之发生塑性 变形或剪断，从而成为具有预期形状和性能的零件加工方法。
飞行器钣金零件的特点是尺寸大、刚度小、外形复杂。
生产的特点是品种多、批量小、成形方法多样化。
钣金零件种类 飞行器钣金零件可分为三类。
①具有气动力外形的零件：包括飞机机身、机翼、尾翼和进气道的蒙皮，导弹弹身、舵面的蒙皮，火箭发动机的燃烧室和喷管等。
②骨架零件:包括纵向、横向和斜向构件,如梁、桁条、隔框、翼肋等。
③内装零件：包括燃料、操纵、通信等系统以及生活服务设施中的各种钣金件，如油箱、各种导管、支架、座椅等。
对飞行器钣金零件的基本要求是：具有气动力外形的零件有准确、光滑、流线的曲面形状；骨架零件能以最小的自重保有最高的结构效率；所有钣金零件在规定的使用和贮存期限内具有要求的强度、刚度以及抗疲劳、抗腐蚀和耐热等物理化学性能。
飞行器钣金零件不但形状复杂，而且需要使用多种比强度高和耐热、抗腐蚀材料。
在各种材料中，用量最大的是硬铝、超硬铝和防锈铝合金。
铬-镍-钛不锈钢在火箭发动机中用量很大。
钛合金不但比强度高，而且耐热、抗腐蚀性能好，在飞行器钣金零件用料中所占的比例在不断增加，主要用于制造蒙皮、隔框和气瓶等零件。
主要工艺方法 飞行器钣金零件除采用机械制造中通用的各种冷冲压方法之外，还采取一些独特的成形方法。
①橡皮液压成形：向装于容框中的橡皮胎内充高压液体，使之膨胀，从而推动毛料按照模胎的形状形成零件。
这样形成的零件准确度高，表面无压痕。
橡皮胎是一种通用的柔性凹模，所以在工作台上可以安放多个不同形状的模胎。
液压机在一次循环中就能压出多个零件，因而效率高，成本低。
这种方法主要用于成形翼肋、隔框等浅弯边零件，所用设备为橡皮囊液压机。
②拉弯成形：先将型材毛料沿长度方向拉伸至屈服极限，然后保持拉力并使毛料按拉弯模的型面弯曲成形。
钣金成型工艺流程
钣金成型工艺流程钣金成型是一种金属加工技术，广泛应用于机械、电器、汽车等领域。
钣金成型工艺流程包括以下步骤：1.展开和下料在钣金成型前，需要对金属板材进行展开和下料。
展开是通过计算将二维的图纸转化为三维的立体展开图的过程，下料则是按照展开图将金属板材切割成所需形状和尺寸的过程。
2.弯曲和变形弯曲和变形是钣金成型的核心环节。
弯曲是将金属板材弯成所需形状的过程，包括压弯、滚弯、拉弯等。
变形则是通过机械、热等方式使金属板材发生形状改变的过程，如拉伸、压缩、扭曲等。
3.切割和连接在钣金成型过程中，需要对金属板材进行切割和连接。
剪板是将金属板材按照所需尺寸进行切割的过程，气割则是利用氧气和乙炔火焰将金属板材切割成所需形状和尺寸的过程。
激光切割是一种先进的切割技术，通过激光束将金属板材切割成所需形状和尺寸。
连接方式包括焊接、螺接等，需要根据实际情况选择合适的连接方式。
4.支架和镶嵌支架和镶嵌是钣金成型中的重要环节。
支架是在金属板材上打孔、折弯后制成的零件，用于支撑和固定其他零件。
镶嵌是将一个零件嵌入到另一个零件内部的过程，如轴套、轴承等。
设计时需要充分考虑支架和镶嵌的位置、大小、形状等因素，以保证钣金成型的稳定性和精度。
5.校正和修整校正和修整是钣金成型后的重要环节。
校正是指通过机械加工、热处理等方式将金属板材校正到正确的形状和尺寸。
修整则是为了提高金属板材表面的质量，去除毛刺、锐角等，使其达到所需精度和外观要求。
6.表面处理表面处理是钣金成型后为了提高金属板材的耐腐蚀性和美观程度而进行的处理过程。
表面处理一般包括清洗、防锈处理、涂层等步骤。
清洗是为了去除金属板材表面的污垢、氧化皮等杂质，以提高涂层的附着力。
防锈处理是为了提高金属板材的耐腐蚀性，一般采用喷漆、喷塑、镀锌等方式。
涂层是为了提高金属板材的美观程度和防护能力，一般采用涂料、油漆、镀铬等方式。
7.检查和组装检查和组装是钣金成型后的最后环节。
检查是为了验证钣金件是否符合设计要求，一般采用测量、外观检查等方式。
钛合金杯形件拉深成形非轴对称现象的分析
Ｈ Ｃ ０— ４ 实验过程 中压边 力保持在 １ｋ 拉 Ｒ６ ６。 ０ Ｎ。
深 凸模 行 程速度 控制 在 １ｍ ／ ｎ ０ ｍ ｍｉ。
１ ３ 试验 结果及 拉深极 限破 坏 方式 ．
作者简介 ： 鲁强 （９ ５ ） 男 ， １７ 一 ， 安徽芜湖人 ， 硕士研究生
维普资讯
极 限拉 深 时在拉 深杯形 件筒 壁 与筒底 过渡处 的外表 面 圆角半 径 部 位 出现 周 向 的裂 纹 ， 置处 位 于与轧 向平行 的方 向上 ， 部 位 的破 坏 方 式 是 由 该
拉伸变形量超出了材料的承载能力所引起的。
２ 杯形件拉深成形非轴对称 现象
２ １ 非轴对 称现 象 ．
摘
要： 采用 Ｔ １ １５钛合金板 料试样在常 温下进行杯 形件拉深成形工 艺试 验 ， Ｃ ＭＳ ． 在确定 出该 规
格 板料极限拉深比和极限破坏 方式 的同时 ， 量阐述 了拉深卸载后 出现 的杯 口凸耳 、 口非 圆化 定 杯
及 杯 口壁厚分布不均等非 轴对称畸变现象 ， 并且从 钛合金各 向异性 和回弹方 面给 出了出现非 轴 对称现象的原因分析。 关键词 ： 钛合金 ； 拉深成形 ； 杯形 件 ； 非轴对称
深 比 Ｌ Ｒ： Ｄ
收稿 日期 ：０ ６—１ ０ ２０ １— ３
拉 深试验 在 Ｂ Ｂ一８ 料 双 向拉 伸 试 验 机 Ｈ ０板 上 进行 。 深 凸模 为 平底 圆柱 形 ， 拉 直径 Ｏ ０ 圆 ．。 角 半径 ５ ０ ． ｍｍ。 模 内径 ７ ０ ｍ。 角 半 径 凹 ．ｍ 圆 ６０ｕ 。 凹 模 材 料 均 为 ＣｌＭｏ 淬 火 硬 度 ．ｎｎ 凸 ｒ２ Ｖ。
中 圈 分 类 号 ：２ １２ Ｖ ６ ． ８ 文献标识码： Ａ
10 钛合金成形
3、钛和钛合金的应用
• 意义 钛是一种重要的战略物资 • 应用广泛 航空航天领域为主，化工、冶金、石 油、兵器、医疗等等行业都有使用 • 发展中的困难 熔炼、成形、设备、工艺装备
二、钛合金的成形工艺
1、钛合金的成形性能 2、提高成形性能的方法 —— 加热成形
1、钛合金的成形性能
—— σb 大，变形安全，不易破裂 —— σs 大，变形抗力大 机床压力大、模具抗压要求高 —— σs /σb （屈强比）大，成形范围小 —— σs /E大，回弹大，成形后不易贴模 —— 延伸率小，常温下难成形 （但随着温度的升高延伸率增大）
综合如下：
—— 比强度高 —— 耐腐蚀性强 —— 高温下的化学性能活泼，易受污染 —— 屈强比高，塑变区域小，室温难成形 —— 弹性模量低，回弹大
2、提高成形性能的方法
（加热成形） —— 温度（升高） —— 压力（加大） —— 时间（延长） —— 成形速度（降低） —— 应力状态 —— 材料组织 —— 应力集中、各向异性
钛合金的综合性能
• 比重小，强度大，比强度高 • 耐多种介质腐蚀，尤其是耐海水腐蚀 • 高温下化学性能活泼，易受污染 • 屈强比高，塑性变形区小，常温下难加工 • 弹性模量低，回弹大 • 对缺陷敏感，易产生裂纹、擦伤，易粘接 • 延伸率较低，热传导率小
2、钛和钛合金的种类及牌号
工业纯钛
钛合金 钛合金
—— 超塑性变形的宏观特性
* * * * 大延伸 无缩颈 小应力 易变形
基于上述特性，超塑性材料的流动 性和填充性极好。
—— 超塑性变形的工程特点
* * * * 改善了材料的成形性 提高了产品的质量 为设计提供了更多的自由度 减小了成形的压力
—— 超塑性变形的工艺参数
钛合金增材制造成形偏差及累积机制
钛合金增材制造成形偏差及累积机制引言钛合金增材制造是一种先进的制造技术，通过逐层堆积和熔化金属粉末来制造复杂的零件。
然而，在该过程中，制造零件的形状和尺寸可能会出现偏差，这可能会对最终产品的质量和性能产生影响。
本文将探讨钛合金增材制造中形成成形偏差的机制以及这些偏差如何累积。
钛合金增材制造的基本原理钛合金增材制造是一种通过熔化金属粉末来逐层堆积和制造零件的技术。
其基本原理如下：1.粉末床的形成：首先，在制造过程中，将金属粉末均匀地铺在制造平台上，形成一个粉末床。
2.层间粘结：接下来，通过热源（通常是激光束或电子束）的照射，熔化粉末床的局部区域，使其与下一层粉末粘结在一起。
3.层间堆积：重复上述步骤，逐层堆积和熔化粉末，直到最终形成所需的零件。
钛合金增材制造的优点在于可以制造复杂的几何形状，而无需使用传统的加工方法。
然而，在该过程中，可能会出现形成成形偏差的问题。
钛合金增材制造成形偏差的机制钛合金增材制造中形成成形偏差的主要机制包括以下几个方面：1.热应力引起的变形：在熔化粉末的过程中，由于温度的变化和热应力的释放，零件可能会发生变形。
特别是在大型零件的制造过程中，由于热传导的限制，零件的不同部分可能会有不均匀的温度分布，导致形成成形偏差。
2.熔池形状的变化：在熔化粉末的过程中，熔池的形状可能会受到多种因素的影响，如激光功率的变化、扫描速度的变化等。
这些因素会导致熔池的形状发生变化，进而影响到最终零件的形状和尺寸。
3.材料的热膨胀系数不匹配：钛合金和其他金属材料的热膨胀系数可能不完全匹配。
在制造过程中，当材料受热膨胀时，可能会产生内部应力，导致零件的形状和尺寸发生变化。
4.材料的熔化和凝固过程：钛合金的熔化和凝固过程是一个复杂的过程，其中涉及到相变和晶体生长等现象。
这些过程可能会导致零件的形状和尺寸发生变化。
钛合金增材制造成形偏差的累积机制钛合金增材制造成形偏差的累积机制主要包括以下几个方面：1.层间误差的累积：在钛合金增材制造的过程中，每一层的制造误差可能会在后续层中累积。
钛合金热成形技术_概述及解释说明
钛合金热成形技术概述及解释说明1. 引言1.1 概述钛合金热成形技术是一种利用高温和压力对钛合金进行塑性变形的方法。
通过在特定温度下将钛合金加热到其塑性区域，然后施加压力来实现成形。
这种技术在航空航天、汽车制造、医疗器械等领域中得到广泛应用，并且在近年来取得了显著的发展和突破。
1.2 文章结构本文将从几个方面对钛合金热成形技术进行全面介绍和解释说明。
首先，我们将概述该技术的定义、原理以及其历史发展情况。
然后，我们将详细介绍该技术在不同领域的应用，并探讨其在实际生产中的工艺流程。
接下来，我们将深入分析钛合金热成形技术的优势，并提出当前面临的挑战以及相应的解决方法。
最后，我们将总结主要观点并对该技术未来发展进行展望。
1.3 目的本文旨在全面介绍和解释钛合金热成形技术，并分析其优势和挑战。
通过对该技术的准确理解，读者可以更好地了解钛合金热成形技术在工业生产中的应用和潜力，并为相关领域的研究和实践提供参考依据。
2. 钛合金热成形技术概述2.1 定义和原理钛合金热成形技术是一种通过将钛合金材料加热至其塑性变形温度，然后进行成型的制造工艺。
它基于钛合金在高温下具有良好的塑性和可变形性的特点，通过控制温度和应力来实现对钛合金材料的可控变形。
该技术主要依靠热胀冷缩原理，即在加热过程中，钛合金材料会膨胀并变软，使其容易成形；而在冷却过程中，由于收缩效应，材料会保持所需的形状。
通过精确控制加热、保温、成形和冷却阶段的参数和时间，可以实现对钛合金材料复杂三维几何形状的成型。
2.2 历史发展钛合金热成形技术起源于20世纪50年代。
当时，在航空航天工业领域对功能强大、轻量化及高机械性能要求极高的部件需求推动了该技术的发展。
最初的试验主要集中在单晶和多晶钛合金的热加工方面，通过探索适宜的加热温度和形变速率以及工艺参数的优化，成功实现了钛合金材料的热成形。
随着技术的不断进步和先进材料的开发，钛合金热成形技术得到了广泛应用。
如今，它已在航空、航天、汽车、医疗器械等领域得到广泛应用，并为这些领域带来了许多新的设计可能性和解决方案。
单元2飞机钣金零件材料种类、钣金成形极限与成形质量
单元2 飞机钣金零件材料种类、钣金成形极限与成形质量一、飞机钣金零件所用材料种类在近代飞机结构中，用钣金工艺方法制造的零件，采用了下列金属材料：铝合金、镁合金、碳钢、铜合金、不锈钢、钛合金等。
表1-1 常用材料的种类和机械性能材料供应状态用一定的符合表示，例如：M—表示材料处于退火状态；CZ—淬火后自然时效；CS—淬火后人工时效； MO—优质表面退火； CO—优质表面淬火自然时效；Y—冷作硬化； YZ—半冷作硬化； XC—表示型材；G—表示管材。
状态符号置于材料牌号的后面如：LY12-MO-δ1.5 为表面优质、退火状态的12号硬铝板材，板厚为1.5mm。
LC4-CS-δ1.2为4号超硬铝、淬火后人工时效板材，板厚为1.2mm。
二、钣金成形极限与成形质量(一)成形极限成形极限是指板材在一定的变形方式和变形条件下，成形在无法进行下去的限度，也就是达到了这种变形方式和变形条件的极限变形能力。
若从板料的变形性质来看，钣金零件的成形方法虽然很多，但无非是“收”和“放”两种。
所谓的“收”就是依靠板料的收缩变形来成型零件。
“收”的特点主要表现为板料纤维的缩短和厚度的增加。
以压缩（收缩）变形为主的变形方式是拉深和凸弯边成形。
所谓“放”就是依靠板料的拉伸变形来成形零件。
“放”的特点表现为板材纤维的伸长和厚度减薄．以拉伸变形为主的变形方式是翻边、局部成形、胀形和凹弯边成形等。
“收”的主要问题是起皱，“放”的主要问题是拉裂。
1.成形的起皱极限(1)起皱的原因钣金成形中，当成形的压缩变形力大于板料的抗压稳定性时，即成形的压缩量变大，而板料的相对厚度小，受压区材料四周的支持情况差，就会产生皱纹。
(2)影响失稳起皱的因素从书中公式中可以看出：材料的E、D值越大，抵抗失稳起皱的能力越强；板料的塑性变形越大，抵抗失稳起皱的能力越弱；板料抵抗失稳起皱的能力，与材料相对厚度的平方成正比。
应当注意的是，在拉—压复合应力状态下，拉应力的大小对起皱有显著影响。
车身钣金零件热成型-工艺科-hotstamping
车身钣金零件热成型-工艺科-hotstamping第一篇：车身钣金零件热成型-工艺科-hotstamping车身钣金零件热成型汽车用热成型高强钢高强度钢的热冲压成型是汽车制造领域的一项新技术，解决了传统高强度钢板成型在汽车车身制造中遇到的各种问题。
这项技术是指将钢板经过1000°C左右的高温加热之后一次拉伸成形，又迅速冷却从而全面提升了钢板强度。
图1为热成型生产线。
图1 热成型生产线热成型件的抗拉强度达到1500Mpa之高，屈服强度大于1000Mpa，每平方厘米能承受10吨以上的压力，而且消除回弹影响，提高制造精度。
图2为热成型件。
图2 B柱热成型冲压件热成型的主要工序(1)、落料、冲孔（预成型）：主要是冲压出板材外轮廓，对于形状复杂或拉伸深度较大的制件则需要进行预成型。
(2)、板料热处理：包括加热和保温两个阶段。
这一工序的目的在于将钢板加热到一个合适的温度，使钢板完全奥氏体化，并且具有良好的塑性。
加热所使用的设备为专用的连续加热炉，钢板在加热到再结晶温度以上之后，表面很容易氧化，生成氧化皮，这层氧化皮会对后续的加工造成不利的影响。
为了避免或减少钢板在加热炉中的氧化，一般在加热炉内设置惰性气体保护机制，或者对板料进行表面防氧化处理。
(3)、转移：指的是将加热后的钢板从加热炉中取出放进热成形模具中去。
在这一道工序中，必须保证钢板被尽可能快地转移到模具中，一方面是为了防止高温下的钢板氧化，另一方面是为了确保钢板在成形时仍然处在较高的温度下，以具有良好的塑性。
(4)、冲压和淬火。
在将钢板放进模具之后，要立即对钢板进行冲压成形，以免温度下降过多影响钢板的成形性能。
成形以后模具要合模保压一段时间，一方面是为了控制零件的形状，另一方面是利用模具中设置的冷却装置对钢板进行淬火，使零件形成均匀的马氏体组织，获得良好的尺寸精度和机械性能。
研究表明，就目前常用的热冲压钢材而言，实现奥氏体向马氏体转变的最小冷却速率为27~30℃/s，因此要保证模具对板料的冷却速度大于此临界值。
单元2飞机钣金零件材料种类、钣金成形极限与成形质量
单元2 飞机钣金零件材料种类、钣金成形极限与成形质量一、飞机钣金零件所用材料种类在近代飞机结构中，用钣金工艺方法制造的零件，采用了下列金属材料：铝合金、镁合金、碳钢、铜合金、不锈钢、钛合金等。
表1-1 常用材料的种类和机械性能材料供应状态用一定的符合表示，例如：M—表示材料处于退火状态；CZ—淬火后自然时效；CS—淬火后人工时效； MO—优质表面退火； CO—优质表面淬火自然时效；Y—冷作硬化； YZ—半冷作硬化； XC—表示型材；G—表示管材。
状态符号置于材料牌号的后面如：LY12-MO-δ1.5 为表面优质、退火状态的12号硬铝板材，板厚为1.5mm。
LC4-CS-δ1.2为4号超硬铝、淬火后人工时效板材，板厚为1.2mm。
二、钣金成形极限与成形质量(一)成形极限成形极限是指板材在一定的变形方式和变形条件下，成形在无法进行下去的限度，也就是达到了这种变形方式和变形条件的极限变形能力。
若从板料的变形性质来看，钣金零件的成形方法虽然很多，但无非是“收”和“放”两种。
所谓的“收”就是依靠板料的收缩变形来成型零件。
“收”的特点主要表现为板料纤维的缩短和厚度的增加。
以压缩（收缩）变形为主的变形方式是拉深和凸弯边成形。
所谓“放”就是依靠板料的拉伸变形来成形零件。
“放”的特点表现为板材纤维的伸长和厚度减薄．以拉伸变形为主的变形方式是翻边、局部成形、胀形和凹弯边成形等。
“收”的主要问题是起皱，“放”的主要问题是拉裂。
1.成形的起皱极限(1)起皱的原因钣金成形中，当成形的压缩变形力大于板料的抗压稳定性时，即成形的压缩量变大，而板料的相对厚度小，受压区材料四周的支持情况差，就会产生皱纹。
(2)影响失稳起皱的因素从书中公式中可以看出：材料的E、D值越大，抵抗失稳起皱的能力越强；板料的塑性变形越大，抵抗失稳起皱的能力越弱；板料抵抗失稳起皱的能力，与材料相对厚度的平方成正比。
应当注意的是，在拉—压复合应力状态下，拉应力的大小对起皱有显著影响。
钛合金校正方法
钛合金校正方法
1. 哎呀，你知道吗，钛合金校正方法里有一种热校正，就像我们人感冒了要喝热水捂捂一样。
比如一个钛合金零件变形了，通过加热让它变软，再慢慢调整形状，这多神奇啊！
2. 嘿，还有机械校正呢！这就好比我们给东西整形，直接用工具给钛合金施加力量来校正它。
就像你看到一个歪了的东西，直接用手掰正一样，简单直接！
3. 哇塞，还有压力校正呀！就像是给钛合金来一场精准的“按摩”，施加适当的压力让它乖乖变直变正。
比如说一个弯曲的钛合金棒，用合适的压力把它压直咯！
4. 你们晓得不，激光校正也是很厉害的哦！这就好像有一双神奇的眼睛和一双精准的手在操作，用激光束来精确地校正钛合金。
就像射击游戏中瞄准目标一样准确呢！
5. 哎呀呀，别忘了还有冷校正呢！这就好像冬天让东西冻一冻会更坚硬一样，对钛合金进行冷处理来校正。
像是一个变形的小零件，让它冷冷就能恢复形状啦，多有意思！
6. 嘿嘿，有一种校正方法叫手工校正哦！这简直就是纯手工打造呀，用双手的技艺和经验去调整钛合金。
就好比做手工艺术品一样，一点一点地把它弄好呢。
7. 哇哦，还有模具校正呢！这不就和做糕点用模具一个道理嘛。
把钛合金放到特定的模具里，让它按照模子的形状来校正，多妙呀！
8. 总之，钛合金校正方法有这么多，各有各的奇妙之处，我们可得好好掌握和运用呀！让这些方法为我们创造出更完美的钛合金制品！。
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从以上的分析可以看出，冷成形只适用于加工形状简单， 外形弯曲率变化比较小的零件。
冷成形 冷成形特点和工艺方法 板材冷成形特点和工艺方法见表20.1。
包辛格效应：带有残余应力的零件在反向加载时，往往降低 屈服极限。这一现象称为包辛格效应。
钛合金型辊成形比闸压成形可减少弯曲半径为１个板料厚 度，且残余内应力较低，是一种生产板弯型材的高生产率方 法。 退火或固溶处理的钛及钛合金均可在室温下压下陷，固溶加 时效强化的钛合金不能在室温下压下陷，钛及其合金由于厚 向异性指数 r 值较大，拉伸时在应力危险断面处，有最大的 强化效应，而在双向拉 压应力状态的突缘区域，不但没有 强化，且略有"软化"，
图20.1 对强度的影响
图20.2 对延伸率的影响
热成形 成形压力的高低对消除已出现的皱纹有明显的好处，但对 抑制卸载后的回弹却作用不大，因此应尽量在所选温度下用 最小压力，避免工装变形和节约能源。 在低温成形时，加载速度对变形抗力和塑性影响不大，而 在中温和高温时影响越来越显著，加载速度和温度对TC4钛 合金强度的影响见图 20.1，加载速度和温度对 TC4 钛合金延 伸率的影响见图20.2。 毛料加热时主要选择：①在空气电炉内加热；②毛料直接 通电的自阻法加热；③红外线辐射区加热；④电感应法加热； ⑤毛料与热模具接触加热；⑥喷灯和焊炬等燃气加热。
热成形 加热温度的高低取决于成形的目的： 1、低温（消除应力温度以下）：加热177～260℃，可改善 钛板室温 下的成形 性 ，抑制 破裂 。对 许多钛板 要避免在 288～455℃范围内成形，此温度范围对抑制裂纹不利。 2、中温（消除应力温度范围）：加热482～649℃，提高塑 性，解决回弹问题和降低成形力。 3、高温（再结晶退火和相变温度范围）：加热732～950℃， 利用位错和扩散蠕变，显著的降低成形力，利用与温度相匹 配的应变速率，实现超塑成形的蠕变成形。
概述
钛合金相对铝合金来说，材料的屈服应力相对于强度及限 的比值高，所以钛合金的强度高，变形力大，手工冷成形比 较困难。弹性模数和屈服应力的比值小，材料的回弹量大， 抵抗失稳起皱的能力差。可以看出，钛合金在常温下的成形 加工性能比较差，而加热成形却是克服以上缺陷的最好加工 方法。 在合理的范围内提高温度，材料的塑性好，贴模精度
解决回弹的方法主要有
1、修回弹角，如橡皮成形的模具，在弯边处修出回弹角； 2、把开口翻边件组合成封闭的翻边，用于预成形件，即把 大的角度回弹变成小的长度回弹； 3、局部增大毛料，以增加拉应力或刚性来减少回弹；
4、尽量采用拉形、拉弯和胀形等方式加工；
5、采用过渡模，预成形的弯形超过需要的1%～3%，利用 反开车软化（包辛格效应）校形。
20、钛合金钣金零件成形
主要内容
概述 冷成形 热成形
概述
钛合金材料的强度可与钢比美，但比钢轻 40% 。比重约为 4.5，当飞机速度超过M2.6，机体表面温度超过200℃后，铝 合金已经不能用作飞机壳体的主要结构材料，钛合金将取而 代之。在200℃～350℃的温度区间，钛合金的强度重量比超 过不锈钢和铝，处于比较最有利的地位，此外，钛合金的裂 纹扩展速度低，疲劳强度高，抗应力腐蚀性能好，适用于承 载大，可靠性要求高的重要结构。
热成形 热校形 热校形是借助温度、时间和压力因素，使材料和残余应力 获得松驰的过程。 热校形可以提高成形准确度，贴模间隙可达0.01mm，可增 加零件形状尺寸的稳定性，减少应力腐蚀，提高产品性能 （减少反载软化，提高断裂韧性，增强抗疲劳和蠕变能力）。 按工序分为：热校形、热校形 热处理，热成形 热校形。 应用范围：要求形状和尺寸稳定的零件校形，易受应力腐 蚀的零件校形，包辛格效应大的零件校形，非室温下使用的 零件校形，低塑性材料零件校形，校正量过大的零件校形， 高弹性材料零件的校形，已进行强化处理的零件校形，热处 理变形过大的零件校形，高强度或板材零件的校形。
冷成形
厚度4.75mm以下的固溶和时效强化的钛合金零件，室温下 最大的校形量为 0.76mm ，大于此值时，校形后应进行消除 应力热处理。消除应力可以提高零件尺寸和形状的稳定性， 减少包辛格效应和应力腐蚀。
冷成形限于制做形态简单的钛合金零件，主要原因是回弹 和起皱问题严重，工艺设计时应采取措施。
冷成形
冷成形
解决起皱的方法
1、组合成形，即把薄板叠合成形，以增加抗皱能力，也可 用加较厚钢板作衬料。 2、增加抗皱埂。 3、增加磨擦力，用阻滑剂减少毛料流动堆集。
4、增大毛料尺寸。
5、采用预成形毛料，用通用设备将毛料相应的地方进行放 料和收料，或压埂及弯边等预加工。
热成形 热成形是借助于温度、压力及时间等工艺因素来加工零件， 温度作用是降低变形抗力，提高材料塑性和改善成形状态。 压力的作用是平衡成形时的弯形抗力，时间是满足松驰和进 入蠕变状态所需要的条件。 热成形按工序分为热成形，热成形兼校形，热成形兼热处 理（淬火、固溶、回火、退火及消除应力） 热成形按工艺规范分为：低温（室温）、中温（回复、再 结晶、时效、回火）和高温（淬火、固溶，其他），加热方 式有恒温差，变温和局部加温等，压力有真空、低压，中压 及高压等，成形介质有汽体（氩、氮、空气、水蒸气），液 体（油、水、化合物）和固体（橡胶、纤维、粒子、金属块、 复合材料），
冷成形
所以，从传统的危险断面强度来讲，钛具有最好的拉伸性， 超过现用的铅、铜、钢等所有金属。
钛及钛合金在厚向异性对拉形的作用与拉深相反，即成形 区受双拉而强化，在夹钳与模胎间的应力危险断面处却没有 强化或强化甚少，因此厚向异性指数越小的板料拉形越有利。 b/ 0.2比值小，预拉力的控制要求严，硬度高，拉形机钳口 易磨损打滑，需用特制钳口片弯曲抗力大，对机床吨位要求 大，均匀延伸率小，不能制做复杂形状的零件。拉弯时的特 点是回弹较大，并随型材剖面形状剧烈变化，回弹难以掌握， 宜采用两次拉弯。