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TA15钛合金是一种在航空上广泛使用的中温钛合金,但由于钛合金固有的高强度、低模量特性使得其在精密加工过程中的回弹现象严重。热处理校形技术是一种基于高温应力松弛原理的精密热处理技术,其通过在高温状态下长时间保温将工件内部应力松弛到极限,从而使工件在室温时处于一个低应力状态,极大减小了回弹的发生,成型精度大大提高。本文以航空上常用的TA15钛合金焊接成型锥筒件为研究对象,对其焊后热处理校形精度影响因素进行了研究,并利用研究结果指导该锥筒件的热处理校形工艺及模具尺寸设计。在本文中,首先在Abaqus有限元软件中对TA15钛合金锥筒件进行了激光焊接数值模拟。在焊接过程模拟中,采用了模拟焊接金属熔敷及连接的生死单元技术,同时设置了随单元生死的动态换热表面,通过上述处理方法,验证了已发表文献关于钛合金激光焊接的焊缝形状及焊缝应力分布,发现抛物线旋转体热源比双椭球体热源能更好地描述激光焊接热源能量分布,同时也证明已建立激光焊接模拟模型的正确性。随后,对TA15钛合金锥筒件进行激光焊接模拟,发现焊接残余应力场、变形场主要集中在距离焊缝中心10mm范围内的焊缝及焊接热影响区。其中,残余应力值高达500至900MPa,综合位移最大为2.8mm,纵向、径向、横向的单向最大位移依次为1.6mm、1.25mm、0.45mm。根据文献中TA15合金600℃、650℃、700℃下的应力松弛曲线,基于快速、过渡、缓慢松弛三阶段建立了TA15合金在上述不同温度下的本构方程,并编写相应本构关系子程序导入建立的高温环状应力松弛模型进行模拟,所得到的松弛瞬时应力与文献实验结果吻合良好,同时卸载回弹量与理论计算值也高度吻合,证明TA15钛合金本构关系子程序编写正确。利用验证的应力松弛本构方程子程序研究预变形量、校形温度、模具厚度、工件变形程度对校形精度的影响规律。结果发现:随室温预变形量的增加,校形精度先增大后减小,最佳变形量为标准热胀形时变形量;对于温度及模具厚度来说,其值越大,校形精度越高,其中温度影响显著,模具厚度影响有限;工件变形程度对校形精度没有影响。利用相应结果及规律,指导设计热处理校形工艺为温度700℃、保温5000s、预变形量为2.528×10-2×,并给出相应模具尺寸的参数,对焊后状态的TA15钛合金锥筒件进行了热处理校形,校形结果满足工件加工精度要求。