钛合金钣金零件成形
五种钣金成形工艺方法
五种钣金成形工艺方法
钣金成形工艺方法包括剪板下料、冲裁、压延成型、拉深成型和校平。
1.剪板下料：在剪板上划线并打孔，然后用剪刀沿着划线把材料剪成所需的形状。
2.冲裁：是指用激光切割或数控冲床对工件进行冲孔的工艺过程。
3.压延成型：是应用最广的一种冲压方法。
其基本原理是利用金属塑性变形时体积不变的特点，通过施加外力使金属产生塑性变形而实现材料的分离与连接的目的。
4.拉深成型：利用凸模和凹模之间产生的摩擦力来控制零件的形状尺寸及精度的方法称为摩擦压力加工。
5.校平：将上一步得到的平面或弧面工件放在平台上进行校正使其成为符合要求的工件的方法为校直。
如需获取更具体的信息，建议咨询钣金加工行业的专业人员。
钛合金钣金零件成形
冷成形
所以，从传统的危险断面强度来讲，钛具有最好的拉伸性， 超过现用的铅、铜、钢等所有金属。
钛及钛合金在厚向异性对拉形的作用与拉深相反，即成形 区受双拉而强化，在夹钳与模胎间的应力危险断面处却没有 强化或强化甚少，因此厚向异性指数越小的板料拉形越有利。 b/ 0.2比值小，预拉力的控制要求严，硬度高，拉形机钳口 易磨损打滑，需用特制钳口片弯曲抗力大，对机床吨位要求 大，均匀延伸率小，不能制做复杂形状的零件。拉弯时的特 点是回弹较大，并随型材剖面形状剧烈变化，回弹难以掌握， 宜采用两次拉弯。
冷成形
厚度4.75mm以下的固溶和时效强化的钛合金零件，室温下 最大的校形量为 0.76mm ，大于此值时，校形后应进行消除 应力热处理。消除应力可以提高零件尺寸和形状的稳定性， 减少包辛格效应和应力腐蚀。
冷成形限于制做形态简单的钛合金零件，主要原因是回弹 和起皱问题严重，工艺设计时应采取措施。
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冷成形
概述
钛合金相对铝合金来说，材料的屈服应力相对于强度及限 的比值高，所以钛合金的强度高，变形力大，手工冷成形比 较困难。弹性模数和屈服应力的比值小，材料的回弹量大， 抵抗失稳起皱的能力差。可以看出，钛合金在常温下的成形 加工性能比较差，而加热成形却是克服以上缺陷的最好加工 方法。 在合理的范围内提高温度，材料的塑性好，贴模精度
冷成形
解决起皱的方法
1、组合成形，即把薄板叠合成形，以增加抗皱能力，也可 用加较厚钢板作衬料。 2、增加抗皱埂。 3、增加磨擦力，用阻滑剂减少毛料流动堆集。
4、增大毛料尺寸。
5、采用预成形毛料，用通用设备将毛料相应的地方进行放 料和收料，或压埂及弯边等预加工。
热成形 热成形是借助于温度、压力及时间等工艺因素来加工零件， 温度作用是降低变形抗力，提高材料塑性和改善成形状态。 压力的作用是平衡成形时的弯形抗力，时间是满足松驰和进 入蠕变状态所需要的条件。 热成形按工序分为热成形，热成形兼校形，热成形兼热处 理（淬火、固溶、回火、退火及消除应力） 热成形按工艺规范分为：低温（室温）、中温（回复、再 结晶、时效、回火）和高温（淬火、固溶，其他），加热方 式有恒温差，变温和局部加温等，压力有真空、低压，中压 及高压等，成形介质有汽体（氩、氮、空气、水蒸气），液 体（油、水、化合物）和固体（橡胶、纤维、粒子、金属块、 复合材料），
钛合金板材的矫形工艺
钛合金板材的矫形工艺1. 引言钛合金是一种高强度、低密度的金属材料，具有良好的耐腐蚀性能和优异的机械性能。
由于其广泛应用于航空、航天、医疗等领域，对钛合金板材进行形状修正（矫形）工艺的研究变得非常重要。
本文将介绍钛合金板材的矫形工艺及其相关技术。
2. 钛合金板材的特性钛合金具有以下特性：•高强度：钛合金具有优异的强度和刚度，可以满足各种应力条件下的使用要求。
•低密度：钛合金比重轻，具有较低的密度，可以减轻结构负荷。
•耐腐蚀性：钛合金具有优异的耐腐蚀性能，在高温、酸碱等恶劣环境中表现出色。
•良好的可塑性：钛合金易于加工成各种形式，适用于多种制造工艺。
3. 钛合金板材矫形工艺的分类钛合金板材的矫形工艺可以分为以下几种类型：3.1. 冷弯矫形冷弯矫形是指在常温下对钛合金板材进行弯曲或折叠的工艺。
主要包括以下几种方法：•手工冷弯：通过手工操作将钛合金板材按照设计要求进行弯曲或折叠。
•机械冷弯：利用机械设备（如液压机、卷板机等）对钛合金板材进行弯曲或折叠。
3.2. 热弯矫形热弯矫形是指通过加热钛合金板材，在一定温度范围内进行弯曲或折叠的工艺。
主要包括以下几种方法：•火焰加热：利用火焰喷枪对钛合金板材进行局部加热，然后通过机械设备对其进行弯曲或折叠。
•感应加热：利用感应加热设备对钛合金板材进行整体或局部加热，然后通过机械设备对其进行弯曲或折叠。
3.3. 液压矫形液压矫形是指利用液压力对钛合金板材进行形状修正的工艺。
主要包括以下几种方法：•液压成型：通过液压机对钛合金板材进行成型，可以实现复杂曲面的加工。
•液压拉伸：通过液压拉伸设备对钛合金板材进行拉伸，改变其形状。
4. 钛合金板材矫形工艺的影响因素钛合金板材的矫形工艺受到多种因素的影响，包括：•板材性能：不同牌号、不同状态的钛合金板材具有不同的力学性能和可塑性，需要根据具体情况选择适当的矫形工艺。
•板材尺寸：板材的长度、宽度和厚度会影响到矫形工艺的选择和操作方式。
钛合金成型方法
钛合金成型方法钛合金是一种具有优异性能的金属材料，被广泛应用于航空航天、船舶制造、汽车制造等领域。
钛合金的成型方法对于其性能和应用起着至关重要的作用。
本文将介绍几种常用的钛合金成型方法。
一、锻造成型锻造是一种常用的钛合金成型方法，其通过对钛合金进行加热，然后施加压力使其改变形状。
锻造可以分为自由锻造和模锻造两种方式。
自由锻造是将钛合金材料放置在锻模中，通过锤击或压力使其改变形状。
模锻造是将加热后的钛合金放置在预先设计好的模具中，通过模具施加压力，使其得到所需的形状。
锻造成型可以在较高温度下进行，有利于提高钛合金的塑性和成形性能，得到良好的成品。
二、轧制成型轧制是一种常用的钛合金板材成型方法。
通过将加热后的钛合金坯料放置在轧机中，通过辊轧的方式使其改变形状。
轧制成型可以得到具有一定厚度和宽度的钛合金板材，广泛应用于航空航天领域的结构件制造。
轧制成型的优点是可以大批量生产，成本相对较低，但对于板材的厚度和宽度有一定限制。
三、拉伸成型拉伸是一种常用的钛合金线材成型方法。
通过将加热后的钛合金坯料放置在拉伸机中，施加拉力使其变形成线材。
拉伸成型可以得到直径较小且长度较长的钛合金线材，广泛应用于航空航天、医疗器械等领域。
拉伸成型的优点是可以得到高强度的线材，但对于线材的直径和长度也有一定限制。
四、挤压成型挤压是一种常用的钛合金型材成型方法。
通过将加热后的钛合金坯料放置在挤压机中，通过挤压头施加压力使其变形成型材。
挤压成型可以得到具有复杂截面形状的钛合金型材，广泛应用于航空航天、汽车制造等领域。
挤压成型的优点是可以得到高精度的型材，但对于型材的尺寸和形状也有一定限制。
钛合金成型方法包括锻造成型、轧制成型、拉伸成型和挤压成型。
不同的成型方法适用于不同的钛合金产品，可以根据实际需求选择合适的成型方法。
钛合金的成型过程需要严格控制温度、压力和速度等参数，以确保最终产品的质量和性能。
随着科技的不断进步，钛合金成型方法也在不断发展，为钛合金材料的应用提供了更多可能性。
钛合金超塑成形工艺方法研究
钛合金超塑成形工艺方法研究摘要：针对钛合金板材在常温下弹性大、成形困难的问题，提出了一种利用钛合金在高温下具有超塑性的特征进行超塑成形的工艺方法。
本文以TC4材料板材零件为研究对象，详细介绍了钛合金超塑成形（气胀成形）的具体工艺实施过程以及工艺参数的设置等，为超塑成形工艺的应用提供了指导规范。
关键词：钛合金板料；超塑成形；工艺流程；工艺参数0引言钛合金具有抗疲劳、比强度高、耐腐蚀耐高温、一定的形状记忆性能、优越的力学性质、化学性质稳定等优点[1]，随着航空航天技术的发展，钛合金在航空航天领域的应用范围不断扩展，钛合金结构件越来越呈现出大尺寸、薄壁曲面、变厚度和整体结构的趋势，进一步提高了航空航天飞行器的性能、结构刚性，减轻了重量，因此钛合金成形技术也成为航空航天制造技术的研究重点。
超塑成形技术是利用材料的超塑性来成形零件的一种工艺方法（在本文中超塑成形是指板材的气胀成形），它具有成形的零件结构设计自由度大、所需模具结构简单、所需成形设备吨位小投资少等特点，因此用超塑性气压胀形可以进行整体设计，减少工序和工装数量，降低工时和费用。
1材料控制按本文进行超塑成形工艺时，TC4钛合金板材的规格、化学成分、室温和高温机械性能及供货条件应符合GB/T 3621-2007的要求，Ti-6Al-4V钛合金板材的规格、化学成分、室温和高温机械性能及供货条件应符合AMS 4911的要求，且应有材料合格证。
成形前应检查表面质量，不允许材料表面存在起皮、夹杂物及超过标准要求的划伤、压痕、裂纹等缺陷。
运输和存放过程中应注意防止表面划伤。
超塑成形时需要用到辅助材料，主要包括清洗剂、保护涂料（包括润滑剂）等。
常用的清洗剂包括丙酮、无水乙醇、金属清洗剂等，其主要作用是清除表面油污。
保护涂料主要包括高温漆、氮化硼、胶体石墨、润滑剂等，其主要目的是在零件成形时起到润滑作用和加热时起到防止（减轻）材料表面氧化作用。
所选辅助材料不应对钛合金零件产生有害影响，并符合相应的国家标准、行业标准或专用技术标准，若无相关标准的新型辅助材料，则采取试用可行的材料，辅助材料应有生产厂家质量保证单或合格证。
钛合金成型方法(一)
钛合金成型方法(一)钛合金成型方法详解1. 钛合金常用成型方法简介•热成型方法–热轧–热挤压–热锻•冷成型方法–冷轧–冷挤压•粉末冶金成型方法–热等静压–热等静压烧结–等离子喷射成形•其他成型方法–变形加工–3D打印2. 热成型方法2.1 热轧热轧是一种将钛合金加热至变软状态后，在压力作用下进行成型的方法。
主要适用于大块钛合金板材的生产，通常需要较大的设备和工艺流程。
2.2 热挤压热挤压是将加热至变软状态的钛合金通过挤压机具体的模具进行成型。
与热轧相比，热挤压更适合制造较复杂形状的钛合金产品，并且在细节加工方面更加灵活。
2.3 热锻热锻也是一种将钛合金加热至变软状态的成型方法，但与热轧和热挤压不同的是，热锻通过冲击力将钛合金材料迅速形变成型。
这种方法常用于制造高强度和高精度的钛合金零件。
3. 冷成型方法3.1 冷轧冷轧是在室温下将钛合金板材通过辊压机进行成型的方法。
与热成型相比，冷轧可以生产出更高精度和更光滑的钛合金板材，并且在工艺流程上更加简单和节省能源。
3.2 冷挤压冷挤压是在室温下将钛合金材料通过挤压机的模具进行成型的方法。
与冷轧相比，冷挤压更加适用于制造小型和复杂形状的钛合金零件，并且在材料强度和机械性能方面更有优势。
4. 粉末冶金成型方法4.1 热等静压热等静压是将预制的钛合金粉末充填至模具后，在加热和压力作用下形成致密的钛合金零件。
这种方法可以制造出高密度、高强度和复杂形状的钛合金零件，并且材料利用率较高。
4.2 热等静压烧结热等静压烧结是在热等静压成型后，通过高温烧结将粉末冶金制得的钛合金零件进一步致密化和固化。
这种方法可以提高钛合金零件的强度和耐磨性，并且在制造复杂形状和小尺寸零件方面更具优势。
4.3 等离子喷射成形等离子喷射成形是通过等离子喷射设备将钛合金粉末加热并喷射至模具形成零件的方法。
这种方法具有成型速度快、材料利用率高的优势，并且可以制造出各种尺寸和形状的钛合金零件。
5. 其他成型方法5.1 变形加工变形加工是利用冷轧、冷挤压等手段将钛合金材料进行塑性变形和加工的方法。
一种钛合金钣金热压成形取件及上料系统设计方案
连接器固定于横向滑轨上，由法兰盘及固定夹组成， 可将整个末端执行器固定在机械手最后一节。 3.2 横向滑轨
行自动上料与取件工作，改善了工人的工作环境，实现了 机械自动化，并且提高了生产效率。
图 1 总体外观图 2.1 机械手及底座
机械手主要功能是带动末端执行器进行位置移动，实 现零件在毛料台、加热炉与零件台间的上料取件运动，可 实现六自由度运动，保证机械手能够在行程内保持各种需 要姿态。同时，为了保证机械手可在高温环境下稳定工作， 一般选用六轴多自由度机械手，根据具体零件尺寸、加热 炉及零件摆放位置等参数来确定机械手的型号。
移动；在槽钢两侧及下方开有通槽，可与横向滑轨及夹头 部分连接。纵向滑轨通过螺栓及下方开口固定在横向滑轨 上，夹头通过衬套及螺栓，穿过底部通槽，安装在槽钢中。 另外，可通过调节螺栓，调整夹头伸出长度，使其适用于 不同的模具。
图 2 控制系统框图 2.5 毛料台
毛料台用于放置未加工的毛料，并适用防止不同尺寸 的毛坯料，如在零件台上放置成形零件，应可防止零件受 重力影响发生变形。 3 末端执行器结构及工作原理
热成形机能是加工不同形状尺寸的零件，热成形机内
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的模具也要进行相应的更换，这会造成零件台、机械手、 模具以及料台的相对位置会发生改变，故每次换模后，童 谣通过定位系统精确定位机械手、末端执行器与各料台、 零件以及热成形机模具之间的相对位置，并将数据传输至 控制系统中。定位系统可采用双目相机，一般固定于六轴 机械手第三轴后方，随机械手运动，其位置应尽量靠后， 并设置防护装置，防止受热辐射而发生损坏。 2.4 控制系统
钛合金热成形零件酸洗工艺
钛合金热成形零件酸洗工艺发布时间：2023-02-02T07:23:00.079Z 来源：《科技新时代》2022年18期作者：林松野[导读] 本文简述了钛合金热成形零件酸洗的一般工艺流程，林松野哈尔滨哈飞工业有限责任公司黑龙江省哈尔滨 150066摘要：本文简述了钛合金热成形零件酸洗的一般工艺流程，针对钛合金热成型零件酸洗过程进行了说明并提出了注意事项。
关键词：钛合金；热成形；酸洗；氧化皮；热碱洗前言钛属于ⅣB族金属，在高温下性质活泼，容易受到与其接触物质的污染，可与CO、CO2、O2、H2O、NH3等物质发生反应[2]。
钛合金在成形时与上述物质反应表面会形成一层氧化皮。
氧化皮形成的同时，其中的C、O、N、H可向基体内部扩散，形成一层高硬度、高脆性的富氧层，通常称之为α层，其深度与合金的化学成分、加热温度时时间有关，可在0.01～2.00mm范围内波动。
α层在后续的零件机械加工、使用过程中易造成裂纹并延伸至基体中，使材料的塑性和韧性等综合性能下降，特别是氢脆，容易造成设备事故的发生，所以必须通过特定的酸洗工艺将氧化皮和α层去除[3]。
1 工艺流程简介根据HB/Z344-2001《钛合金酸洗工艺及质量检验》及其他相关标准，钛合金酸洗一般工艺流程为：零件验收→有机溶剂预清洗→装挂→化学除油→温水洗→冷水洗→去除氧化皮→酸洗→冷水洗→后处理→干燥→质量检验。
下面对主要工艺过程进行说明。
1）有机溶剂预清洗和化学除油钛合金在热成形过程中常用石墨水剂、氮化硼等涂敷零件表面。
热成形后零件表面会留有大量石墨和氮化硼粉末，如果直接使用化学除油溶液进行清洗会很快导致溶液变得浑浊不堪，过早报废，所以常用汽油、乙醇、丙酮等溶剂进行清洗，然后再使用化学除油溶液进行清洗。
常用的化学除油工艺如下：三聚磷酸钠（Na3PO4·12H2O）40g/L～60g/L碳酸钠（Na2CO3·10H2O） 40g/L～50g/L硅酸钠（Na2SiO3·nH2O） 25g/L～35g/L温度 60℃～90℃除油时间 15min～30min在化学除油溶液中浸泡之后，先使用温水进行浸泡，然后在冷水中进行清洗，彻底将污染物除去。
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从以上的分析可以看出，冷成形只适用于加工形状简单， 外形弯曲率变化比较小的零件。
冷成形 冷成形特点和工艺方法 板材冷成形特点和工艺方法见表20.1。
包辛格效应：带有残余应力的零件在反向加载时，往往降低 屈服极限。这一现象称为包辛格效应。
钛合金型辊成形比闸压成形可减少弯曲半径为１个板料厚 度，且残余内应力较低，是一种生产板弯型材的高生产率方 法。 退火或固溶处理的钛及钛合金均可在室温下压下陷，固溶加 时效强化的钛合金不能在室温下压下陷，钛及其合金由于厚 向异性指数 r 值较大，拉伸时在应力危险断面处，有最大的 强化效应，而在双向拉 压应力状态的突缘区域，不但没有 强化，且略有"软化"，
图20.1 对强度的影响
图20.2 对延伸率的影响
热成形 成形压力的高低对消除已出现的皱纹有明显的好处，但对 抑制卸载后的回弹却作用不大，因此应尽量在所选温度下用 最小压力，避免工装变形和节约能源。 在低温成形时，加载速度对变形抗力和塑性影响不大，而 在中温和高温时影响越来越显著，加载速度和温度对TC4钛 合金强度的影响见图 20.1，加载速度和温度对 TC4 钛合金延 伸率的影响见图20.2。 毛料加热时主要选择：①在空气电炉内加热；②毛料直接 通电的自阻法加热；③红外线辐射区加热；④电感应法加热； ⑤毛料与热模具接触加热；⑥喷灯和焊炬等燃气加热。
热成形 加热温度的高低取决于成形的目的： 1、低温（消除应力温度以下）：加热177～260℃，可改善 钛板室温 下的成形 性 ，抑制 破裂 。对 许多钛板 要避免在 288～455℃范围内成形，此温度范围对抑制裂纹不利。 2、中温（消除应力温度范围）：加热482～649℃，提高塑 性，解决回弹问题和降低成形力。 3、高温（再结晶退火和相变温度范围）：加热732～950℃， 利用位错和扩散蠕变，显著的降低成形力，利用与温度相匹 配的应变速率，实现超塑成形的蠕变成形。
概述
钛合金相对铝合金来说，材料的屈服应力相对于强度及限 的比值高，所以钛合金的强度高，变形力大，手工冷成形比 较困难。弹性模数和屈服应力的比值小，材料的回弹量大， 抵抗失稳起皱的能力差。可以看出，钛合金在常温下的成形 加工性能比较差，而加热成形却是克服以上缺陷的最好加工 方法。 在合理的范围内提高温度，材料的塑性好，贴模精度
解决回弹的方法主要有
1、修回弹角，如橡皮成形的模具，在弯边处修出回弹角； 2、把开口翻边件组合成封闭的翻边，用于预成形件，即把 大的角度回弹变成小的长度回弹； 3、局部增大毛料，以增加拉应力或刚性来减少回弹；
4、尽量采用拉形、拉弯和胀形等方式加工；
5、采用过渡模，预成形的弯形超过需要的1%～3%，利用 反开车软化（包辛格效应）校形。
20、钛合金钣金零件成形
主要内容
概述 冷成形 热成形
概述
钛合金材料的强度可与钢比美，但比钢轻 40% 。比重约为 4.5，当飞机速度超过M2.6，机体表面温度超过200℃后，铝 合金已经不能用作飞机壳体的主要结构材料，钛合金将取而 代之。在200℃～350℃的温度区间，钛合金的强度重量比超 过不锈钢和铝，处于比较最有利的地位，此外，钛合金的裂 纹扩展速度低，疲劳强度高，抗应力腐蚀性能好，适用于承 载大，可靠性要求高的重要结构。
热成形 热校形 热校形是借助温度、时间和压力因素，使材料和残余应力 获得松驰的过程。 热校形可以提高成形准确度，贴模间隙可达0.01mm，可增 加零件形状尺寸的稳定性，减少应力腐蚀，提高产品性能 （减少反载软化，提高断裂韧性，增强抗疲劳和蠕变能力）。 按工序分为：热校形、热校形 热处理，热成形 热校形。 应用范围：要求形状和尺寸稳定的零件校形，易受应力腐 蚀的零件校形，包辛格效应大的零件校形，非室温下使用的 零件校形，低塑性材料零件校形，校正量过大的零件校形， 高弹性材料零件的校形，已进行强化处理的零件校形，热处 理变形过大的零件校形，高强度或板材零件的校形。
冷成形
厚度4.75mm以下的固溶和时效强化的钛合金零件，室温下 最大的校形量为 0.76mm ，大于此值时，校形后应进行消除 应力热处理。消除应力可以提高零件尺寸和形状的稳定性， 减少包辛格效应和应力腐蚀。
冷成形限于制做形态简单的钛合金零件，主要原因是回弹 和起皱问题严重，工艺设计时应采取措施。
冷成形
冷成形
解决起皱的方法
1、组合成形，即把薄板叠合成形，以增加抗皱能力，也可 用加较厚钢板作衬料。 2、增加抗皱埂。 3、增加磨擦力，用阻滑剂减少毛料流动堆集。
4、增大毛料尺寸。
5、采用预成形毛料，用通用设备将毛料相应的地方进行放 料和收料，或压埂及弯边等预加工。
热成形 热成形是借助于温度、压力及时间等工艺因素来加工零件， 温度作用是降低变形抗力，提高材料塑性和改善成形状态。 压力的作用是平衡成形时的弯形抗力，时间是满足松驰和进 入蠕变状态所需要的条件。 热成形按工序分为热成形，热成形兼校形，热成形兼热处 理（淬火、固溶、回火、退火及消除应力） 热成形按工艺规范分为：低温（室温）、中温（回复、再 结晶、时效、回火）和高温（淬火、固溶，其他），加热方 式有恒温差，变温和局部加温等，压力有真空、低压，中压 及高压等，成形介质有汽体（氩、氮、空气、水蒸气），液 体（油、水、化合物）和固体（橡胶、纤维、粒子、金属块、 复合材料），
冷成形
所以，从传统的危险断面强度来讲，钛具有最好的拉伸性， 超过现用的铅、铜、钢等所有金属。
钛及钛合金在厚向异性对拉形的作用与拉深相反，即成形 区受双拉而强化，在夹钳与模胎间的应力危险断面处却没有 强化或强化甚少，因此厚向异性指数越小的板料拉形越有利。 b/ 0.2比值小，预拉力的控制要求严，硬度高，拉形机钳口 易磨损打滑，需用特制钳口片弯曲抗力大，对机床吨位要求 大，均匀延伸率小，不能制做复杂形状的零件。拉弯时的特 点是回弹较大，并随型材剖面形状剧烈变化，回弹难以掌握， 宜采用两次拉弯。