钛脊合金由于拥有比强度高、抗侵蚀性好、耐高温等一系列利益，可能进行各类方式的零件成型和机械加工
。钛合金资料在肯定的高温下抗拉强度会降低、塑性会提高，因而对钛合金进行加热能有效提高其成型极限
。在达到肯定温度后，钛合金的内部组织会沉新分列，此阶段称为高温蠕变阶段，此工艺步骤称为钛合金热成型
。某型机侧板为带加强筋迪胙合金结构件，角材为加强飞机蒙皮强度要求的结构件
。钛合金资料在室温下抗拉强度高，冲压性和切削加工性差，难以在室温下成型
。为提高钛合金资料热成型技术利用水平，结合某型机出产现实，拔取TC4-M和TC1-M分歧规格的常用钛合金资料进行热成型钻研
。

1、规划设计

目前，国内表钛合金的成型步骤重要有效偶合模的热蠕造成型、热校形、蒙皮类零件的冷拉或热拉伸成型、真空蠕造成型以及超塑成型等
。文章拔取偶合模的热蠕造成型为钻研对象
。

1.1　用偶合模的热蠕造成型特点及步骤

钛合金的冷成型性差，但若是将其加热至高温，则其塑性大大提高，变得较为柔软而易于成型
。在毛料加压贴模后，若持续加压和保温，资料会因蠕变而使内部应力逐步隐没，大大提高了零件精度，削减了回弹
。具体操作步骤是将偶合模装置在热蠕变机床上，依附机床工作平台面上的电热平台加热模具与毛料，而后加压并保温保压，直至零件成型结束
。

1.2　零件热蠕造成型规划设计

1.2.1　钻研对象

在某型无人机的基础上，选择分歧规格的两种常用钛合金资料（共4项零件）作为钻研对象，对4项零件进行编号，对应其零件名称、资料商标、资料规格毛料尺寸
。

1.2.2　工艺分析

据资料分析，TC1合金在550～650℃时抗拉强度显著降低，TC4合金在650～750℃时抗拉强度显著降低
。1、2、4号零件为带理论表缘的角材类零件
。

其中：1、2号件的成型温度一样，成型压力因资料规格的分歧而分歧
；4号件由于资料与1、2号件分歧，成型温度及成型压力也存在区别
。3号件的状态为全新的状态，没有可供参考的资料
。

1.2.3　设备选择

凭据加热对象、重要特点及适应工序，钻研选用电热平台加热，设备为热成型压床
。该设备热平台尺寸为1200mm×1000mm，最高表表温度为1000℃，模具温度正确度为±5℃
。

1.2.4　模具设计

热成型压床为电热平台加热模具及毛料，升温功夫为10～15h，出产成本较高
。为降低出产成本，在保险零件质量的前提下，将模具结构设计为“一模多件”
。TC1合金的热成型温度领域为550～650℃，TC4合金的热成型温度领域为650～750℃，所以选用具备抗氧化性、扰撞度和热强度较好的中硅钼铸铁来造作热成型模具
。热成型模具上、下模之间的定位通常选取定位销和导向块两种方式
。

定位销通常装于下模的零件边缘线之表，距零件边缘线10～15mm
。视模具和零件的情况配置2～4个，直径不幼于10mm，销孔直径应比销钉大1mm
。销钉资料应和模具一样或更好一些
。导向块应焊接在模具上，导向块和导槽之间的单面间隙取0.5mm
。

为预防零件在热成型时产生地位误差，必要零件定位协调
。对于已建剪到最终尺寸的零件，其在模具上的定位更沉要
。为节造和纪录成型温度，需在热成型模上造出热电偶孔
。为了在高温下迅速取出贴模的零件又不使其变形，应在模具上造出取件槽，以便夹钳伸入
。取件槽应位于模具端头零件边缘线之表约5mm处
。

无论是铸造还是铸造的模具毛坯，必须进行时效或热不变性处置（退火），以免产生变形
。模具的设计必须按热成型压床的技术个性进行
。模具的表廓尺寸限度需参考热成型压床的模具最大允许尺寸
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。

2、规划的执行

2.1　试压

试压是验证成型模具的间隙设计和造作是否合理，检验零件的成型机能，确定零件发展件的一种工艺步骤
。

2.1.1　试压资料的拔取

TC1钛合金资料在成型温度达到600℃时，抗拉强度σb≤215MPa，资料伸长率δ5=58%
。TC4钛合金资料在成型温度达到700℃时，抗拉强度σb≤200MPa，资料伸长率δ5=65%[1]
。经过查阅有关资料并进行对比，室温下资料商标为LY12M的铝合金资料抗拉强度σb≤215MPa，伸长率δ=14%，靠近于TC1、TC4钛合金蠕变阶段板资料成型的指标[2]
。

2.1.2　试压步骤

将热成型模具装夹在热成型压床上，选取与钛合金资料同规格的铝合金资料LY12M
。室温下进行资料成型的试压
。试压时，在模具上涂红铅油，凭据试压情况建整模具，直到用铝合金资料LY12M造作的零件合格为止
。按室温下试压合格的热成型模具，凭据4项零件热成型参数对钛合金资料进行热成型
。在钛合金零件热成型的过程中，在保障热成型模具在中温的强度要求下，能够适当增长热成型设备的主缸压力，确保钛合金零件的贴胎度[3]
。

2.2　钛合金资料热成型过程中确当苦衷项

第一，发展毛料，按铝合金资料LY12M试压的发展件进行下料
。下料应预防毛料边缘产生裂纹，以及边缘粗糙、凸凹不平、啃伤、剪痕等缺点
。

第二，为削减和预防对成型模具造成危险，钛合金毛料在成型前都应打毛刺和去锐边
。毛料边缘应在将要变形的部位打光，以解除应力集中，预防资料在成型时开裂
。冲切的孔、开口以及螺栓孔、定位孔等，应在两面去掉孔的毛刺
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。

第三，毛料上不允许打钢
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。

第四，钛合金板料在室温下的冲压成型，尤其是对状态变动很大的复杂零件，毛料与模具之间会产生很大的变形抗力和摩擦，而钛合金板料的抗摩擦性不好，易使冲过凹模圆角的零件表表产生擦伤
。在高温下冲压成型时，这种情况将更严沉，还会因高温下容易黏？ㄗ
。贾铝慵难以从模具上取下，或取件时易导致零件变形
。为预防擦伤，使取件顺利，保障零件质量，必须在冲压成型时使用光滑剂
。

第五，在室温下的冲压成型，可在钛合金板料表表喷涂过氯乙烯防腐清漆（商标为G52-2）
。它是将过氯乙烯树脂及增韧剂溶于有机混合溶剂（苯类、酯类及酮类）的溶液，能在室温下很快干燥，形成一层牢固的
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。冲压时，应使用机油对模具进行补充光滑
。冲压后，用有机稀释剂除掉
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。第六，在高温下的冲压成型，可在钛合金板料表表喷涂胶体石墨水溶液光滑剂
。它是一种高纯石墨分散悬浮于水的石墨乳，能在室温下很快干燥，形成一层致密的石墨膜
。冲压时，它能优良维持，有利于零件的脱模
。此表，在温度不高于650℃时，它对预防零件擦伤拥有显著述用
。冲压后，立即用热水洗濯去除石墨膜
。

第七，可用毛刷或喷雾器将光滑剂喷涂在板料表表，把稳喷涂前需将板料洗濯干净
。

2.3　钛合金零件热成型后边缘的剪切和建理要求

第一，钛合金零件的边缘，除有特殊划定表，应倒棱或倒圆至半径约为0.2mm
。该尺寸可目视查抄，但所有断裂不平、粗糙部门、凸起、刻伤和凹痕都必须去除
。

第二，钛合金零件的边缘剪切可用切边模（蕴含堵截模、切开模等），也可利用振动剪床和手剪刀（用于薄料）
。

第三，对厚度不大于1.2mm的TC1和TC4合金零件，在能保障优良的剪切质量的前提下，可剪切到零件尺寸，不用留建边余量
。

第四，对厚度在1.0mm以内的零件，用金刚砂轮或锉削的步骤去毛刺、打光和倒圆，要求磨削方向平行资料表表
。对较厚的板材应试虑使用其他（如铣切等机械加工）步骤算帐边缘
。

2.4　钛合金资料表表处置

第一，去氧化皮
。板材在加热过程中表表天生一层氧化皮
。加热到350～400℃时，氧化皮的色彩是淡稻草色
；温度更高时，色彩变暗
；450℃时，氧化皮是黄色
；500～550℃时，氧化皮是紫色
；600～650℃时，氧化皮是蓝色
；700～900℃时，氧化皮是灰色
；超过900℃时，氧化皮是棕色
。氧化皮的厚度随温度变动，温度650℃时为0.0025～0.0050mm，700～750℃时为0.0050～0.0075mm，800～850℃时为0.020～0.025mm，900～950℃时为0.04～0.05mm，1000℃时约为0.1mm，1100℃时约为0.36mm
。在温度低于700℃的一次短时加热中，板材表表氧化得很轻，现实上对板料冲压性并无影响
。因而，一次短时加热后不用去氧化皮，只有经两三次加热后才需去氧化皮
。零件最终造成后，则必须去氧化皮
。

第二，油脂在加热时形成碳垢，会给去氧化皮的工作带来难题，因而必要加热的毛料或零件，在加热前应仔细用有机溶剂（汽油、洗涤剂）先行除油，洗濯干净
。

第三，零件经从前氧化皮的算帐后，不允许进行对制品零件表表质量起粉碎作用的补充变形工序
。

2.5　零件验收

2.5.1　零件表表质量要求

零件表表在加工成型过程中，准则上不允许产生表表缺点
。若是产生了新的划伤、擦伤、轻微的凹坑，以及成型过程中有使用工具的痕迹，允许用细砂布打磨使其光滑、呈流线型，但其深度不得超出板料厚度的负误差的一半
。对零件表表的裂纹、波纹等缺点，可用15倍放大镜目视查抄
。仍有疑惑时，可用25倍放大镜复查
。

2.5.2　零件边缘质量要求

所有钛合金零件经切割或冲切后的边缘，蕴含冲切的口及开口，均需去毛刺和建光，不得有裂纹
。所有断裂不平、粗糙部门、凸出、刻伤和凹痕都必须除去，全数边缘应去锐边和倒圆至R0.2mm
。打磨方向应平行于板料表表，边缘表表光度需满足要求
。

2.5.3　零件弯边的角度公差要求

对于其他零件相配的成型弯边，角度公差应维持在2°以内
。对不与其他零件相配的90°加强弯边，角度公差应维持在5°以内
。

2.5.4　零件的金属变薄量要求

除有特殊划定表，板材零件由成型引起的厚度变薄量不会超过名义厚度的5%
。拉深件或带有拉深性质的复杂弯曲件和冲压件，允许部门变薄到名义厚度的70%
。

4、结语

通过对热成型过程每一环节关键技术的钻研，如工装选择、工装设计、工装试压、热成型工艺参数确定、零件切割、零件校形等，选取合理的热成型工艺参数造作出合格的4项钛合金零件
。钛合金热成型工艺参数简直定和验证步骤，可为宽泛使用钛合金零件提供技术保障
。

参考文件

[1]林兆荣，熊志卿.钛板高温机械机能与热成形工艺参数[M].漯河：漯河航空学院，1985.

[2]《航空造作工程手册》总编委会.航空造作工程手册：飞机钣金工艺[M].北京：航空工业出版社，1992.

[3]杨志强，张
。跷蓝.TC6钛合金叶片裂纹的产生原因[J].理化检验-物理分册，2023（5）：44-46.

[4]李博，史新鑫，齐风华，等.Ti70合金板热成型组织机能钻研[J].科技创新与利用，2023（9）：69-72.

[5]史文祥，章文亮，陈明和，等.TB8钛合金复杂表形桨叶前缘蒙皮多步热成形工艺钻研[J].航空造作技术，2021（8）：84-91.

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