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钛板及钛合金板超塑性成形的三种方法

钛板及钛合金板的超塑性成形方法大致可分为下列三种:(1)模压成形(偶合模成形);(2)真空成形;(3)气压成形(吹塑成形)。前两法是塑料(或玻璃)制品成形常用的方法。钛板超塑性成形因属于粘性或半粘性流动变形,所以可以利用低压成形。气压成形还可同真空成形结合起来应用。

1、模压成形法
采用偶合模。与普通压型不同的是温度高,模压速度慢得多。由于能耐钛板超塑性温度的金属偶合模具制造困难,配合精度难以保证(特别对复杂形状的模具),故钛板超塑性成形少用。

2、真空成形法
真空成形法又可分为两种:凸模法与凹模法。凸模法是把经过加热后的毛料,吸附在具有零件内形的凸模上的成形方法,用来成形要求内侧尺寸精度高的零件。凹模法则是把加热过的毛料,吸附在具有零件外形的凹模上的成形力法,用于要求外形尺寸精度高的零件成形。一般说来,前者用于较深容器的成形,后者用于较浅容器的成形。
真空成形也是一种气压成形,只是成形压力只能是一个大气压。故对钛板来说,只能成形厚度薄、形状简单、曲率度化和缓的零件,不适于成形厚度较厚、形状较复杂和变形较剧的零件。

3、气压成形法(吹塑成形法)
这是一种特殊的胀形工艺。传统的胀形工艺是用机械、液压胀形或用爆炸胀形的方法实现的,使用的压力与能量都比较高,并且由于材料塑性的限制,变形量一般都不太大。吹塑成形则是一种用低能、低压可以获得大变形量的成形,是—种与传统工艺概念不同的板料成形技术。由于金属在变形过程中是自由的,因此,几乎全部动力都消耗在变形功上,摩擦损失很小(对于自由吹塑成形来说,则没有摩擦损失),这与其它冲压成形有着本质的区别。
吹塑成形可分为自由吹塑成形和模具吹塑成形两类。模具吹塑成形的特点为半模成形,与真空成形类似之处,也分为凸模成形利凹模成形两种;其不同之处是成形压力可大于一个大气压,还对通过气源系统对压力进行调节,因而可以制造形状复杂,曲率变化大的零件。
(1)自由吹塑成形法。这是最简单的一种吹塑威形。其特点是不用模具,吹制的典型零件是球形零件。
(2)凸模成形法。此法是使钛板毛料的外侧,形成一封闭的压力空间,钛板加热到超塑性温度后,在压缩气体的气压作用下,毛料产生超塑性变形,逐渐向模具型面靠近,直至同模具完全贴合,作出与模具型面相同的零件。成形零件的内表面尺寸精度高,形状准确,深度与宽度之比较大,模具加工也较易,但脱模较困难,原材料也较费。用该法成形的零件底部较四周为厚。
(3)凹模成形法。与凸模成形法不同的是,在成形过程中使钛板毛料内侧形成一封闭的压力空间。成形零件外表面尺寸精度高,形状准确,零件脱模较易,原材料较省,但深度与宽度比较小,模具加工也较困难。用该法成形的零件底部较四周为薄。

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