刘宏彬
山西兴新安全生产技术服务有限公司 山西 太原 030000
摘要：消除小长度、厚度、类型表面复杂钛合金工件在加工过程中，工件的压力加工的安排热处理变形控制测试多次，热处理变形控制设计和制造特殊工具，每次测试之前和之后的热处理工件表面变形的大小，不断改善夹具设计中的缺陷，适用于复杂结构的钛合金工件热处理变形控制工装，最大限度消除工件残余应力，减少热处理过程中的变形。
关键词：钛合金；热处理；变形控制
1前言
钛合金具有密度低、比强度高，耐腐蚀性能好，线膨胀系数小，高温低温和优良的机械性能、良好的生物相容性等优良性能，以及高质量的结构材料、新型功能材料和重要的生物植入材料，在航空航天、船舶、化工、冶金、汽车、体育、和生物医学科学中的广泛应用。从工业价值、资源寿命和发展前景来看，钛合金仅次于铁和铝，被称为“上升的第三金属”。中国钛业起步于20世纪50年代，是国家重点行业，1982年由国务院支持成立“全国钛应用推广领导小组”，并建立了“国家钛制”；1991年，钛合金被列为全国120项新技术推广项目之一。精密铸造钛合金零件的先进制造技术，钛合金精密铸造依靠现代材料科学、化学、真空冶金、高精度加工技术、高分辨率、高精度的无损检测技术和计算机辅助设计和制造技术实现高科技产品。精密铸造法可直接制造近净尺寸或尺寸的钛及钛合金零件，金属材料利用率显著提高，降低机械加工能力，降低生产成本，缩短生产周期。近年来，随着铸造技术的提高，热等静压（HIP）和应用程序的特殊的热处理工艺，钛合金铸件的质量和性能接近或达到的水平变形，钛合金铸件已应用于航空发动机关键部件，导弹，卫星等等。
2结果与讨论
2.1热处理模具的设计与制造。
工具的设计不能螺栓紧固。不能采用等高线定位方法；工件和工装经过热处理后，往往会出现螺栓等紧固件难以拆卸，外观被刻线模糊现象，因此应使用加工模拟设计工具，采用机械加工方式定位；工件的基准面应与机器的基准面相同。工装和工件的配合面是最好用的，工件是用材料制成的。
2.2稳定热处理
设备热处理设备在制造过程中，生产大型机械加工应力和焊接应力，使用前必须消除压力，热处理，表面，然后通过测量机检测工具类型变形、修理工具，确保工具使用的准确性。
2.3工件的在工装上的装夹
工件上热处理后，在拆装紧固装置型材和工装接头间隙，松开间隙后，弹性模量与钛合金材料，易反弹是不可分割的。工件的不同结构形式，应该首先期待简单的热处理后变形的部分，处理能力大，厚度越小是最容易变形的部分，容易变形的零件的定位和夹具，都需要经验积累很多实验来确定。
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2.4大型钛合金工件加工流程优化和调整
钛合金大型工件在粗加工过程中，工件的加工能力、生产越大，越大应力将产生变形的工件表面同时，热处理后的工件变形也增加，为了减少热处理后的变形，需要安排很多次在加工的过程中应力消除；合理分配各加工数量，减少饲料用量；工件或间隙的凹槽没有加工，尽量安排在加工状态，从而保证工件热处理时的刚度，冷加工技术也通过试验摸索更好的加工工艺过程来减少工件的变形和机械加工和应力。
3钛合金铸件的特点
钛合金铸件有许多优异的钛合金材料性能，可实现复杂结构的精密成形。其特点主要体现在以下几个方面。
3.1钛合金铸件性能优异，性能优异：强度高，耐腐蚀性强，生物相容性好。事实上，这是钛合金在航空航天、石化、医疗工程和体育休闲产业中首选的主要原因。比钛合金铸件的强度非常高，由于钛合金密度很小，例如，共同铸造钛合金ZTC4密度为4.4克/立方厘米，只对铸钢合金密度（7.8克/立方厘米）的50% ~ 60%，比铸造铝合金（2.7克/立方厘米）有点高，所以比高强度钛合金的金属材料。仅在300以下，碳纤维增强塑料的强度高于钛合金；在高温下，钛合金的特殊优异的比强度，但高温钛合金的氧化特性，传统的高温钛合金的影响只能用略高于500℃的温度下，钛和钛合金可以部分地克服这一缺点，铝合金的使用温度可以成熟和发展高温钢和镍基高温合金。钛合金铸件在各种环境中具有优异的耐蚀性，如大气、水、体液、各种化学液体环境，如在海水中接触钛等10年以上，只会发现一些表面变色。钛及其合金具有良好的耐蚀性，因为表面可以形成相对于各种媒体非常稳定的防渗保护氧化膜，这层氧化膜甚至当时当地的破坏，它也可以自发地即时修复，防止有害介质泄漏的内部钛，以保护其免受腐蚀。钛合金的耐蚀性比其他常用金属材料的耐蚀性好得多，特别是在含有硝酸和氯离子的介质中，其耐蚀性很高，抗应力腐蚀能力很强。在船舶、化工泵阀等行业使用的钛合金铸件，可以连续使用多年，不使用保护漆，可大大延长铸件的寿命。钛合金铸件具有良好的生物相容性和良好的抗体液性腐蚀，对人体组织无毒副作用，被认为是良好的生物相容性金属材料。在人体硬组织修复的金属材料中，钛弹性模量接近人体组织，约为80 ~ 110 gpa，可以缓解金属植入物与骨组织之间的机械不适应性，减少疲劳；钛合金的热导率不高，约为金合金的1/17。与其他合金相比，钛镶嵌和全冠具有保护纸浆和避免冷热刺激的作用。钛合金铸件在人体中具有较好的生物粘附性能。与不锈钢相比，钛合金植入物表面更有利于人体组织的生长。钛不是磁性的，在强磁场下不会磁化。人类的钛植入物不会受到雷暴的影响。此外，钛合金铸件还具有美观高贵、敲击音质、装饰性好等特殊使用性能。
3.2采用机械加工、锻造、焊接等加工方法对钛合金材料进行大型复杂薄壁零件的加工是困难的，特别是对于大型薄壁零件的复杂结构，采用精密铸造工艺可实现良好的成形大型复杂薄壁件。首先，钛产品行业的发展是由航空航天工业的性能要求驱动的。自1980年代中期，一个大型、薄壁、复杂，作为一个整体，精密铸件的制造已成为外国航空飞行钛合金精密铸造结构制造技术的发展趋势，这种良好的整体铸件结构，可靠性高，重量轻，加工成本低，越来越广泛的应用在航空航天领域。然而，由于这种铸件尺寸大、壁薄、结构复杂，近净成型困难，所以大型复杂薄壁零件的精密成形是钛合金铸造的突破，也是钛合金铸件的独特特征。近年来，随着钛合金铸造技术的发展，铸造设备的提高，大注蜡机、大型机械和悬链线系统，和大型熔化炉、大型热等静压炉等先进设备制造过程中使用的钛合金铸件，使能力提高，过程控制的能力显著增强，大型的钛合金铸件，薄壁和复杂结构不断突破，制造航天钛与大型复杂薄壁铸件。
4结束语
为了减少热处理后工件的变形，工件设计基于冷加工过程的数学模型。热处理设备工件的基准面应与加工的基准面相同。为了减少热处理后工件的变形，工装式表面精度应是工件表面精度的三倍，热处理变形测量基准需要统一的工件表面，将以最复杂的方式为准。为了减少热处理后工件的变形，工件在工装上的位置定位在定位孔的位置，工件通过夹紧方法固定在工件上，热处理后容易拆卸。为了减少热处理后工件的变形，工件应在首次使用前进行燃烧、测试和修复。为了减少热处理后工件的变形，在加工过程中应多次安排应力退火。合理分配每一个切削加工；工件上的凹槽和间隙不需要完全打开或布置在加工过程中，在热处理过程中增加工件的整体刚度。
参考文献：
[1]毛欢. 大型钛合金复杂件热处理变形控制研究[J]. 科技风，2018.
[2]张方，王林岐，赵松. 航空钛合金锻造技术的研究进展[J]. 锻压技术，2017.
作者信息：身份证 1424011988****2116
论文作者:刘宏彬
论文发表刊物:《防护工程》2018年第13期
论文发表时间:2018/10/26
标签：工件论文; 钛合金论文; 铸件论文; 加工论文; 应力论文; 薄壁论文; 工装论文; 《防护工程》2018年第13期论文;