第10期 2016年10月
组合机床与自动化加工技术
Modular Machine Tool & Automatic Manufacturing Technique
文章编号：10012265（2016)10000103
D0I:10.13462/j. cnki. mmtamt.2016.10.001
Ti6AI4V钛合金薄壁件热校形试验研究
徐建军！，王伟，杨吟飞1"，史春玲2，陶杰"
No.10 Oct.2016
（1.南京航空航天大学a.机电学院；b.材料科学与技术学院，南京210016；2.中航飞机股份有限公司西安飞机分公司，西安710089）
摘要：为了探讨热校形过程中各种因素对热校形效果的影响，文章设计了薄壁件热校形工装，通过单因素热校形试验，研究了最高遐火温度的变化，升降温速率的快慢以及保温时间的长短对Ti6A14V 薄壁件热校形效果的影响，掌握了热校形效果随着不同热处理工艺参数变化规律。结果表明，当退火温度从550℃逐步升高到650℃时，热校形效果提高了35.2%，保温时间由1h延长到3h时，热校形效果提高了29.6%，升温速率的降低会提高热校形效果，冷却速率的改变对热校形效果的影响不大。文章热校形试验结果规律的把握以及最终的理热处理工艺参数的确定，为航空航天整体薄壁件
实际热校形试验提供了重大参考借鉴和指导作用。关键词：钛合金；薄壁件；热处理；热校形
中图分类号：TH140.7；TG156
文献标识码：A
Experimental Study on Hot Sizing of Ti6Al4V Alloy Thin-walled Part XU Jian-jun', WANG Weilb, YANG Yin-fei'a, SHI Chun-ling, TAO Jie"
(1a. College of Mechanical and Electrical Engineering ;b. College of Material Science and Technology, Nan-jing University of Aeronautics and Astronautics, Nanjing 210016, China;2. AVIC Xi an Aircraft Industry(Group) Company Ltd., Xian 710089,China)
Abstract: In order to find out the effects of different factors to the results of hot sizing, the modularized tooling was designed and the hot sizing experiments were carried out in this paper. The effects of annealing treating parameters, such as temperature, heating rate, holding time and the cooling rate, were investigated in the experiments. The relationship between the hot sizing results and the hot sizing parameters were ob-tained at last. The results have shown that as the temperature increases from 550°C to 650°C and the holding time increases from lh to 3h, the effects of hot sizing will be increased significantly, as the heating rate de-creases, the effects of hot sizing will be increased. The effect of cooling rate the hot sizing is weak. The a-vailability of designing tooling has been validated by the experiments, which is expected to be applied to the
treatment of thin-walled parts used in national aeronautics and astronautics. Key words: titanium alloy; thin-wall part; annealing; hot sizing
引言 0
钛与钛合金薄壁件由于具有比强度高、耐腐蚀、高低温性能优良等特点，在航空、航天、医疗等行业应用越来越广泛[1-3]。由于常温下钛合金的屈服强度与弹模量比值很大，钛合金薄壁件在机械加工后由于残余应力的存在，使得回弹现象严重，文献「4-61在测量钛合金零件加工引起的残余应力以及预测由其产生的零件的变形方面都做出了较为系统的研究，不过其并未提出一个有效的解决变形问题的方案，最终使得常温下成形的薄壁件很难达到精度要求，因此常常需要增加校正工艺来减少机械加工后产生的尺寸超差或形状畸变。对于变形量较小的薄壁件也可在校正过程后直接校形。目前，常用的校形方法有人工校形，时效校
收稿日期：2015-11-12；修回日期：2015-12-10
形，火焰校形和激光校形等[7-10]，这几种校形方法在很大程度上均依赖于操作人员的工作经验，并没有形成详细统一的校形工艺，操作人员操作水平的高低对校形效果的影响较大。南京航空航天大学周兆锋等人开发了高频感应加热热应力校形工艺，利用高频感应加热来代替火焰加热或籍贯加热对板料进行热校形，这种热校形工艺校形时间长、成本投入大。国外约有 80%的钛合金薄壁件采用了热处理校形工艺[11-12],这种热处理校形工艺参数具有极高的保密性，国内对钛合金薄壁件热处理校形工艺参数的确定没有形成成熟的规定。本文研究影响钛合金薄壁件热校形的不同因素[13]，对于正确掌握热校形规律，根据实际情况合理选择热处理工艺参数具有重大指导意义
本文采用退火热校形工艺，设计Ti6A14V钛合金薄
*基金项目：国家自然科学基金（51405226）；江苏省自然科学基金（SBK2014043631）
作者简务务数据990—），男，江苏泰兴人，南京航空航天大学硕士研究生，研究方向为先进制造技术，（E-mail)xujanjun9011@163.com。