航空钛合金筒形件电磁校形技术研究

发布时间：2020-04-07 00:44

【摘要】：钛合金筒形件由钛板滚弯焊接而成,钛合金材料室温成形性能较差,传统校形工艺往往存在工件卸载回弹明显和整体受力不均匀易破裂等缺陷,大型钛合金筒形件校形精度问题尤为突出。电磁成形是一种高速率金属塑性加工技术,该技术可以显著提升钛合金在室温下的塑性成形能力和变形均匀性,提高工件成形精度。本文利用电磁校形技术原理,针对直径Φ300mm、高600mm、壁厚2mm的大型航空钛合金筒形件进行校圆实验研究,设计了一种新型电磁冲模校圆方法。首先对电磁校圆机理,包括电磁成形设备、系统放电回路等进行了理论计算和分析。其次利用三维绘图软件SolidWorks和有限元电磁分析软件Ansoft Maxwell对校圆过程建立三维模型并进行数值模拟,研究关键工艺参数,如放电电压、电阻等对放电电流和磁场分布的影响。最后基于数值模拟结果制定出合理的实验方案,以筒件圆度测量值为校圆精度评判标准,分析不同工艺参数对实验结果的影响,验证数值模拟的准确性和实验方案的合理性,并将该新方法与常规电磁校圆方法进行实验结果比较。结果表明,经过电磁冲模校圆后筒件圆度平均值下降明显,成形精度明显提高,证明了电磁冲模校圆方法的可行性;且相同放电电压条件下,电磁冲模校圆后筒件圆度平均值降幅较常规电磁校圆增加20%以上,在保证筒件成形均匀性的同时提高了设备能量利用率。这为电磁成形技术在航空工业领域的应用提供了新思路,具有一定的理论意义和实际生产应用价值。
【图文】：

电磁成形技术领域电磁成形技术的应用常见于平板件的成形、冲印，管材的胀形、缩径和焊接，工序的复合成形、组件装配，以及电磁铆接等。如大型组件的精密校形、薄板冲裁、异形管件加工、导弹卡箍成形、扭矩轴及连杆装配；汽车空气调节储存换器、凸轮、齿轮等与驱动轴或万向轴管的连接；熔断器、绝缘器等电子元件工业中燃料棒的成形，生物化学物料容器的密封；电磁铆接技术广泛用于波音等型号的飞机机翼铆钉的铆接；而电磁粉末压制可以制作高密度材料粉末，在行业、敏感元件和传感器行业又开辟了广阔的应用前景[27-29]。(1) 板件成形区别于传统的板件成形工艺，电磁成形是高能高速成形，材料的成形性得以提态的冲压相比，，电磁成形方法可以提高材料胀形系数 30%～70%，大幅度提高形极限(如图 1.3)。板件成形可以分为自由成形和有模成形两种。自由成形时板不易控制，主要是用于无精度要求的锥形件成形；有模成形常用于压印、压凹件成形和冲裁等，应用平板线圈，在工艺参数合理时，可实现无毛刺冲裁。

电磁成形技术领域电磁成形技术的应用常见于平板件的成形、冲印，管材的胀形、缩径和焊接，工序的复合成形、组件装配，以及电磁铆接等。如大型组件的精密校形、薄板冲裁、异形管件加工、导弹卡箍成形、扭矩轴及连杆装配；汽车空气调节储存换器、凸轮、齿轮等与驱动轴或万向轴管的连接；熔断器、绝缘器等电子元件工业中燃料棒的成形，生物化学物料容器的密封；电磁铆接技术广泛用于波音等型号的飞机机翼铆钉的铆接；而电磁粉末压制可以制作高密度材料粉末，在行业、敏感元件和传感器行业又开辟了广阔的应用前景[27-29]。(1) 板件成形区别于传统的板件成形工艺，电磁成形是高能高速成形，材料的成形性得以提态的冲压相比，电磁成形方法可以提高材料胀形系数 30%～70%，大幅度提高形极限(如图 1.3)。板件成形可以分为自由成形和有模成形两种。自由成形时板不易控制，主要是用于无精度要求的锥形件成形；有模成形常用于压印、压凹件成形和冲裁等，应用平板线圈，在工艺参数合理时，可实现无毛刺冲裁。
【学位授予单位】：沈阳航空航天大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：V261.34;TG306

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本文编号：2617222