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随着超塑成形技术的应用越来越广泛,对其在精确性方面有了更高的要求,主要包括工件的厚度分布精度和尺寸分布精度及形状畸变。正反向超塑成形是改善成形零件厚度分布的一种有效的工艺方法,它利用反向胀形预先对板料进行预成形,分散变形,然后再正向加压胀成凹模形状,从而起到使板料不同部位变形均匀的作用。虽然正反向超塑成形应用较广,但对于摩擦条件在其中的重要作用却被忽视了。对于尺寸分布精度,由于通常模具材料与工件材料膨胀系数的差异较大,超塑成形后模具与工件由超塑成形温度降至室温时的收缩量差异较大,造成最终工件尺寸与模具尺寸出现偏差。同时,冷却过程中模具对工件的约束作用会使工件产生一定量的塑性变形,从而导致其产生形状畸变,对于形状复杂的工件,形状畸变更易产生。本文中深筒形件变形区表面积与原面积之比达到了3,这意味着用单一的凹模成形法零件厚度会非常不均匀。在正反向成形的基础上,分析了不同摩擦条件对成形件厚度分布的影响,提出了模具型面变摩擦控制厚度分布的方法。结果表明:合理增大预成形模的表面摩擦能显著增强预成形的局部减薄作用,有利于提高工件最终壁厚分布均匀性。对预成形模具表面进行了处理,在930℃通过变摩擦正反向超塑成形试验成功制得TC4钛合金深筒形件,其厚度分布满足1.6±0.2mm的精度要求。采用有限元软件分析了TC4钛合金筒形件在超塑成形后冷却过程中,由于耐热钢模具线膨胀系数与TC4合金不同而导致的尺寸偏差和形状畸变,并研究了不同的工艺参数对形状畸变的影响规律。结果表明:在930℃→室温的冷却过程中, 915℃时筒形件侧壁开始产生形状畸变,形状畸变随温度降低不断增大,到800℃时增至最大。筒形件产生的形状畸变随着冷却过程降温速率的增大而增大,由于形状畸变在915→800℃温度区间内产生,因此其受915→800℃温度区间内的降温速度影响最大。为了解决线膨胀系数差异导致的一系列问题,本文引入了线膨胀系数可控的ZrO2-TiO2陶瓷关键技术。研究了TiO2体积分数和相对密度对ZrO2-TiO2陶瓷的线膨胀系数的影响规律。采用压痕法验证了与TC4钛合金等膨胀系数的ZrO2-TiO2陶瓷模具的超塑成形尺寸精度,结果表明:超塑成形尺寸精确度很高,尺寸误差不超过59μm。为了测试与TC4钛合金等膨胀系数的ZrO2-TiO2陶瓷模具在超塑成形中的使用性能,烧制了筒形陶瓷模具。使用此模具在930℃超塑成形了TC4钛合金筒形件,冷却到室温后TC4筒形件可以很容易的从陶瓷模具中取出,取出后还能将其再次放入陶瓷模具,且与陶瓷模具贴合紧密,基本无形状畸变产生, TC4筒形件的尺寸与陶瓷模具名义尺寸相同。以石膏牙模为原型,采用印模法制作并烧制了ZrO2-TiO2义齿基托陶瓷模具。使用该模具超塑成形了TC4钛合金义齿基托。义齿基托与陶瓷模具尺寸吻合。义齿基托的厚度变化在原板材厚度的75%–81%之间,最多相差为0.05mm,厚度近似均匀一致。