通過(guò)對國內外半球形鍛件成形技術(shù)研究，利用公司現有設備(3 150t水壓機)．采用熱模鍛+熱沖壓的工藝路線(xiàn)成功的生產(chǎn)出Tc4半球形鍛件(圖1)。但由于TC4鈦合金壓力加工性能差。而且該鈦鍛件最終成形是在水壓機上實(shí)現，并非專(zhuān)用的模鍛機。這就造成在試制過(guò)程中存在生產(chǎn)能力小、鍛件外形尺寸合格率偏低、成品率不高等問(wèn)題。

1、TC4半球鈦體鍛件存在的主要缺陷

通過(guò)對生產(chǎn)的半球形鍛件進(jìn)行缺陷整理。主要可歸納為以下5種缺陷：

(1)靠翻邊處內徑尺寸r偏大(見(jiàn)圖2)，造成用戶(hù)機加后留有黑皮：

(2)靠翻邊處外球面易出現較深裂紋；

(3)外表面出現微裂紋；

(4)成形后半球體出現偏斜；

(5)半球體在靠近氣嘴處拉裂，甚至出現整體掉底現象。

2、TC4半球鍛件生產(chǎn)工藝的改進(jìn)

2.1 改進(jìn)模具結構。利于金屬流動(dòng)

采用水壓機生產(chǎn)鍛件存在導向差的缺點(diǎn)。雖在設計模具時(shí)增加了導套以增加導向精度(見(jiàn)圖3)，但考慮到模具熱脹冷縮,以及上、下模易于導入等因素的影響，導套單邊仍留了一定間隙。

這就使生產(chǎn)時(shí)因為無(wú)法精確導向而可能造成坯料在成形時(shí)局部已與下模(原下模結構為依據鍛件尺寸設計的半球形實(shí)體)接觸，而上模繼續向下拉深的現象(見(jiàn)圖4)。由于坯

料與模具接觸面積大，摩擦力大，以上現象一旦發(fā)生，僅靠半球形鍛件成形過(guò)程自身不能實(shí)現找正，這就勢必導致成形后的半球形鍛件出現靠翻邊處出現較深裂紋或鍛件在偏斜現象。

半球形鍛件的最后成型過(guò)程可以看作是厚板拉深，據有關(guān)資料介紹。采用厚板拉深的此類(lèi)半球形鍛件可以采用懸空法拉深成形。此類(lèi)成形模具結構較原成形模具結構在成形過(guò)程中更有利于金屬的流動(dòng)。同時(shí)由于成形過(guò)程中模具與坯料接觸面積小，當上下模并未對正時(shí)，靠半球形鍛件成形過(guò)程自我找正也可使模具找正。針對鍛件存在的缺陷，改變了原下模結構，設計為懸空結構(見(jiàn)圖5)。

2.2 調整上模成形尺寸。提高半球形鍛件外形尺寸根據參考資料【1】，上模直線(xiàn)段長(cháng)度可按以下公式計算：

h=h₁+h₂，

其中：h為上模直線(xiàn)段長(cháng)度；h₁修邊余量，一般取(1～2)t；t為坯料厚度；h₂附加保險余量，一般為50～100mm。

考慮到該資料適用的材料中并無(wú)TC4鈦合金，另外結合原設計模具的經(jīng)驗及生產(chǎn)實(shí)際情況，原上模直線(xiàn)段長(cháng)度并不能補償鍛件在隨后的熱處理及冷卻過(guò)程的回彈造成的靠翻邊處內徑尺寸偏大現象。而完全照搬資料。將直線(xiàn)段增加將近100mm左右。必然增加半球成形前坯料的直徑。這就勢必降低產(chǎn)品的成品率，同時(shí)隨著(zhù)坯料直徑的增加。如不改變成形前坯料壁厚，必然改變成形穩定性(根據參考資料【1】，成形前坯料的壁厚／直徑比值數值越?。尚螀^抗失穩的能力越差，越容易起皺)根據以往的生產(chǎn)實(shí)際情況，并進(jìn)行幾次試驗。最終確定了上模的直線(xiàn)段長(cháng)度，補償了鍛件在隨后的冷卻過(guò)程及熱處理的回彈造成的靠翻邊處內徑尺寸偏大，確保了鍛件尺寸不會(huì )由于回彈而造成超差。

2.3 選擇合適涂層，改善成形潤滑條件。

對半球成形前涂層的選擇及涂刷方法進(jìn)行了多次試驗，曾試過(guò)A5玻璃粉、A5與M1混合使用等涂層(A5及Ml為涂層編號)，最終選擇我國自行研制的900～l 000℃使用的沖壓用玻璃涂層，并且總結出了可行、有效的涂刷方法，改善了成形過(guò)程的潤滑條件，更有利于成形過(guò)程金屬的流動(dòng)。同時(shí)使用了這種玻璃潤滑劑，使最后成形時(shí)從出爐到成形完畢整個(gè)過(guò)程溫降有所減少，從而使整個(gè)變形過(guò)程更加均勻，減少了成形后鍛件表面出現裂紋的情況。

3、結束語(yǔ)

對TC4半球形鍛件成形工藝改進(jìn)后，已累計生產(chǎn)該鍛件近千件，產(chǎn)品鍛造合格率達到95％以上，實(shí)現了工業(yè)化生產(chǎn)。經(jīng)過(guò)改進(jìn)的成形工藝為中小型設備批量生產(chǎn)該類(lèi)鍛件提供了新的方法。

參 考文獻

【1】鍛壓手冊，中國機械工程學(xué)會(huì )塑性工程學(xué)會(huì )，機械工業(yè)出版社，1993，2．

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