TA1钛合金薄板拉深成形研究
发布时间：2021-03-02 20:26
TA1钛合金薄板质量轻、耐腐蚀,并且具有良好的力学性能,除了在航空航天、医疗等传统领域应用广泛,近些年还涉及到高端橱柜等,比如抑菌水槽和婴儿碗等。在室温条件下,TA1钛合金薄板的塑性变形范围有限,拉深成形十分困难,合理的工艺参数组合可以有效的解决这一难题。钛合金板材厚度不超过1mm,拉深深度较大,并且钛合金断面材料强度有限,因此变形程度有限,很容易出现起皱和破裂的工艺缺陷。基于ABAQUS进行数值模拟的正交试验,研究了TA1钛合金薄板拉深成形的过程以及工艺参数对钛合金拉深成形的影响,为企业的实际生产提供帮助。首先,基于室温单项拉伸试验,选择与轧制方向不同角度的试件进行不同应变速率的常温拉伸试验,研究取样方向和应变速率对TA1钛合金薄板应力应变关系以及各项力学参数的影响,测定屈服强度、强度极限(（7）、伸长率δ、各向异性指数,为数值模拟提供数据基础。其次,为了研究TA1钛合金薄板拉深成形的变形规律,在室温单向拉伸试验数据的基础上,通过ABAQUS模拟了TA1钛合金薄板拉深成形的过程,设计了三因素三水平的正交试验,以是否起皱和破裂为考核标准,讨论...
【文章来源】：宁波大学浙江省
【文章页数】：66 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
钛合金拉深成形产品Fig.1.1Titaniumalloydeepdrawingproducts
TA1钛合金薄板拉深成形研究82TA1板材变形特性的研究在对TA1钛合金薄板的拉深成形进行研究之前，首先，要弄清楚TA1钛合金薄板的材料力学性能以及其变形特性。对于TA1钛合金薄板材料来说，成形过程必须在材料本身的塑性变形范围内进行，这样才能保持钛合金薄板最终变形形状的永久性。材料的成形过程主要有两个阶段，分别是弹性变形阶段和塑性变形阶段，在这两个阶段材料所表现出的力学性能大不相同，通常来说，塑性变形的范围越广，材料的成形性更好。通过室温拉伸试验测量不同厚度（0.5mm、0.6mm、0.8mm和1.0mm）TA1钛合金薄板在不同取样方向（0°、45°和90°）以及不同应变速率下（0.0001S-1、0.0002S-1）的材料性能以及变形特性，研究其应力应变关系以及屈服强度、抗拉强度、延伸率以及各向异性指数的变化规律。2.1实验准备在进行TA1钛合金的室温单向拉伸试验之前，首先要准备好实验所需的试样以及制定好实验计划。2.1.1试样制备根据GB/T228.1-2010，厚度在0.1mm-3mm的薄板拉伸试样，其夹头部分一般比平行长度部分宽，试样头部与平行长度之间应有圆弧过渡，且过渡半径至少为20mm，具体尺寸数据如图2.1所示。图2.1拉伸试验试样Fig.2.1Tensiletestspecimen在制备试样时，选择的机加工方法不能影响其力学性能，通过冲裁制备的试样，在材料性能方面会产生明显变化。尤其是屈服强度和规定延伸强度，会由于加工硬化而发生明显变化。为了消除加工硬化带来的影响，通常需要通过铣和磨
宁波大学硕士专业学位论文9削来对冲裁获得的试样进行再加工，工序繁琐。为了避免这些问题，实验所用的试样采用线切割的方式来获得，将相同厚度的钛合金薄板叠成一叠，板与板之间用油纸隔开，然后线切割至设计好的试样尺寸，加快了速度同时保证了相同试样尺寸的一致性，减少了机加工所带来的加工误差。2.1.2试验方案实验选取0.5mm、0.6mm、0.8mm、1.0mm四种不同厚度的TA1钛合金薄板进行单向拉伸试验。基于应变速率对TA1钛合金拉伸性能的影响，选择0.0001s-1、0.0002s-1两个应变速率进行实验，同时，在室温时，考虑到轧制方向对材料各向异性的影响，还需选择0°、45°、90°三个轧制方向的试件进行拉伸试验，通过实验可以得出TA1钛合金板材在不同条件下的屈服强度、抗拉强度、延伸率δ、各向异性指数r。2.2拉伸过程的力学分析在外力作用下，物体会产生变形，其内部各质点之间会产生相互作用力，这个力叫做内力，而单位面积上的内力就叫做应力。以薄板内某一点为例，如图2.2所示，由于外力的作用使得物体处于平衡状态，为了求O点的应力，需要过Q点作平面B的法线N将物体切割成两部分，此时移出上半部分，于是B面上的内力就变成了外力，并且与作用在下半部分的外力互相抵消。图2.2内力和应力图[51]Fig.2.2PictureofInternalforcesandstress[51]
【参考文献】：
期刊论文
[1]钛合金拉伸试验控制方式和试验速率的探讨[J]. 张浩,郑晓斐,余泽利,王峰,孙晓峰. 世界有色金属. 2018(17)
[2]表面润滑对6061铝合金板材成形性能的影响[J]. 尹晓阳,凃杰松,段海涛,顾卡丽. 塑性工程学报. 2018(02)
[3]探讨金属材料的力学性能实验方法及力学实验设备[J]. 吕晓军,刘舟. 山东工业技术. 2018(03)
[4]热冲压模具压边与定位装置的设计计算[J]. 宋晓抗,展培培. 一重技术. 2017(06)
[5]金属材料力学性能测试方法发展探讨[J]. 李思锐. 绿色环保建材. 2017(10)
[6]钛及钛合金板材冲压成形及有限元模拟[J]. 王艺,毛小南,戚运莲,刘伟,孙花梅. 钛工业进展. 2017(05)
[7]基于CAE的汽车动力电池固定支架冷冲压工艺设计与分析[J]. 刘雯,曹航畅,施艺旋,刘斐然,李海鹏. 锻压技术. 2017(09)
[8]室温下TC11钛合金准静态拉伸力学性能实验研究[J]. 牛秋林,陈明,明伟伟. 河北科技大学学报. 2017(04)
[9]TC18钛合金的显微组织及拉伸性能[J]. 张乐,刘莹莹,史晓楠,孙宇幸,杨健. 材料热处理学报. 2017(06)
[10]凹模圆角半径对高强钢板热成形破裂行为影响的数值模拟[J]. 王敏,张春,肖海峰,李兵,奚建胜. 机械工程材料. 2017(06)
硕士论文
[1]短时高温热处理提高铝合金板成形性研究[D]. 刘保义.沈阳航空航天大学 2018
[2]TC1、TA15钛合金板材成形性能及工艺研究[D]. 徐萌萌.南京航空航天大学 2014
[3]BTi-6431S钛合金板材热成形性能评价研究[D]. 肖宁斌.南京航空航天大学 2012
[4]深冲铝合金板热成形性能研究[D]. 李枫.南京航空航天大学 2010
[5]TC4钛合金板材热拉深成形数值模拟与试验研究[D]. 郭天文.哈尔滨工业大学 2008
[6]数值模拟技术在汽车覆盖件拉深成形质量控制中的应用研究[D]. 张兰.四川大学 2006
本文编号：3059895
【文章来源】：宁波大学浙江省
【文章页数】：66 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
钛合金拉深成形产品Fig.1.1Titaniumalloydeepdrawingproducts
TA1钛合金薄板拉深成形研究82TA1板材变形特性的研究在对TA1钛合金薄板的拉深成形进行研究之前，首先，要弄清楚TA1钛合金薄板的材料力学性能以及其变形特性。对于TA1钛合金薄板材料来说，成形过程必须在材料本身的塑性变形范围内进行，这样才能保持钛合金薄板最终变形形状的永久性。材料的成形过程主要有两个阶段，分别是弹性变形阶段和塑性变形阶段，在这两个阶段材料所表现出的力学性能大不相同，通常来说，塑性变形的范围越广，材料的成形性更好。通过室温拉伸试验测量不同厚度（0.5mm、0.6mm、0.8mm和1.0mm）TA1钛合金薄板在不同取样方向（0°、45°和90°）以及不同应变速率下（0.0001S-1、0.0002S-1）的材料性能以及变形特性，研究其应力应变关系以及屈服强度、抗拉强度、延伸率以及各向异性指数的变化规律。2.1实验准备在进行TA1钛合金的室温单向拉伸试验之前，首先要准备好实验所需的试样以及制定好实验计划。2.1.1试样制备根据GB/T228.1-2010，厚度在0.1mm-3mm的薄板拉伸试样，其夹头部分一般比平行长度部分宽，试样头部与平行长度之间应有圆弧过渡，且过渡半径至少为20mm，具体尺寸数据如图2.1所示。图2.1拉伸试验试样Fig.2.1Tensiletestspecimen在制备试样时，选择的机加工方法不能影响其力学性能，通过冲裁制备的试样，在材料性能方面会产生明显变化。尤其是屈服强度和规定延伸强度，会由于加工硬化而发生明显变化。为了消除加工硬化带来的影响，通常需要通过铣和磨
宁波大学硕士专业学位论文9削来对冲裁获得的试样进行再加工，工序繁琐。为了避免这些问题，实验所用的试样采用线切割的方式来获得，将相同厚度的钛合金薄板叠成一叠，板与板之间用油纸隔开，然后线切割至设计好的试样尺寸，加快了速度同时保证了相同试样尺寸的一致性，减少了机加工所带来的加工误差。2.1.2试验方案实验选取0.5mm、0.6mm、0.8mm、1.0mm四种不同厚度的TA1钛合金薄板进行单向拉伸试验。基于应变速率对TA1钛合金拉伸性能的影响，选择0.0001s-1、0.0002s-1两个应变速率进行实验，同时，在室温时，考虑到轧制方向对材料各向异性的影响，还需选择0°、45°、90°三个轧制方向的试件进行拉伸试验，通过实验可以得出TA1钛合金板材在不同条件下的屈服强度、抗拉强度、延伸率δ、各向异性指数r。2.2拉伸过程的力学分析在外力作用下，物体会产生变形，其内部各质点之间会产生相互作用力，这个力叫做内力，而单位面积上的内力就叫做应力。以薄板内某一点为例，如图2.2所示，由于外力的作用使得物体处于平衡状态，为了求O点的应力，需要过Q点作平面B的法线N将物体切割成两部分，此时移出上半部分，于是B面上的内力就变成了外力，并且与作用在下半部分的外力互相抵消。图2.2内力和应力图[51]Fig.2.2PictureofInternalforcesandstress[51]
【参考文献】：
期刊论文
[1]钛合金拉伸试验控制方式和试验速率的探讨[J]. 张浩,郑晓斐,余泽利,王峰,孙晓峰. 世界有色金属. 2018(17)
[2]表面润滑对6061铝合金板材成形性能的影响[J]. 尹晓阳,凃杰松,段海涛,顾卡丽. 塑性工程学报. 2018(02)
[3]探讨金属材料的力学性能实验方法及力学实验设备[J]. 吕晓军,刘舟. 山东工业技术. 2018(03)
[4]热冲压模具压边与定位装置的设计计算[J]. 宋晓抗,展培培. 一重技术. 2017(06)
[5]金属材料力学性能测试方法发展探讨[J]. 李思锐. 绿色环保建材. 2017(10)
[6]钛及钛合金板材冲压成形及有限元模拟[J]. 王艺,毛小南,戚运莲,刘伟,孙花梅. 钛工业进展. 2017(05)
[7]基于CAE的汽车动力电池固定支架冷冲压工艺设计与分析[J]. 刘雯,曹航畅,施艺旋,刘斐然,李海鹏. 锻压技术. 2017(09)
[8]室温下TC11钛合金准静态拉伸力学性能实验研究[J]. 牛秋林,陈明,明伟伟. 河北科技大学学报. 2017(04)
[9]TC18钛合金的显微组织及拉伸性能[J]. 张乐,刘莹莹,史晓楠,孙宇幸,杨健. 材料热处理学报. 2017(06)
[10]凹模圆角半径对高强钢板热成形破裂行为影响的数值模拟[J]. 王敏,张春,肖海峰,李兵,奚建胜. 机械工程材料. 2017(06)
硕士论文
[1]短时高温热处理提高铝合金板成形性研究[D]. 刘保义.沈阳航空航天大学 2018
[2]TC1、TA15钛合金板材成形性能及工艺研究[D]. 徐萌萌.南京航空航天大学 2014
[3]BTi-6431S钛合金板材热成形性能评价研究[D]. 肖宁斌.南京航空航天大学 2012
[4]深冲铝合金板热成形性能研究[D]. 李枫.南京航空航天大学 2010
[5]TC4钛合金板材热拉深成形数值模拟与试验研究[D]. 郭天文.哈尔滨工业大学 2008
[6]数值模拟技术在汽车覆盖件拉深成形质量控制中的应用研究[D]. 张兰.四川大学 2006
本文编号：3059895
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