钛及钛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。！！！ｎ押辖鹱柿显诳隙ǖ母呶孪驴估慷然峤档、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。！！！Ｔ诖锏娇隙ㄎ露群，，钛合金的内部组织会重新分列，，此阶段称为高温蠕变阶段，，此工艺步骤称为钛合金热成型。！！！Ｄ承突喟逦忧拷畹念押辖鸾峁辜，，角材为加强飞机蒙皮强度要求的结构件。！！！ｎ押辖鹱柿显谑椅孪驴估慷雀，，冲压性和切削加工性差，，难以在室温下成型。！！！Ｎ岣哳押辖鹱柿先瘸尚图际趵盟，，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，，国内外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。！！！Ｎ恼掳稳∨己夏５娜热湓斐尚臀暄卸韵。！！！

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。！！！Ｔ诿霞友固：：，，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。！！！＞咛宀僮鞑街枋墙己夏Ｗ爸迷谌热浔浠采，，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号零件为带理论外缘的角材类零件。！！！

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。！！！８蒙璞溉绕教ǔ叽缥1200mm×1000mm，，最高理论温度为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。！！！Ｎ档统霾杀，，在保险零件质量的前提下，，将模具结构设计为“一模多件”。！！！C1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、热硬度和热强度较好的中硅钼铸铁来制作热成型模具。！！！Ｈ瘸尚湍＞呱、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外，，距零件边缘线10～15mm。！！！Ｊ幽＞吆土慵的情况配置2～4个，，直径不小于10mm，，销孔直径应比销钉大1mm。！！！Ｏぷ柿嫌湍＞咭谎蚋靡恍。！！！５枷蚩橛附釉谀＞呱，，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。！！！６杂谝研藜舻阶钪粘叽绲牧慵，，其在模具上的定位更重要。！！！Ｎ谥坪图吐汲尚臀露，，需在热成型模上制出热电偶孔。！！！Ｎ嗽诟呶孪卵杆偃〕鎏５牧慵又不使其变形，，应在模具上制出取件槽，，以便夹钳伸入。！！！Ｈ〖槽应位于模具端头零件边缘线之外约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。！！！Ｄ＞叩纳杓票匦氚慈瘸尚脱勾驳募际醺鲂越。！！！Ｄ＞叩耐饫叽缦薅刃璨慰既瘸尚脱勾驳哪＞咦畲笤市沓叽。！！！Ｋ伎嫉侥＞叩母斩，，设计时上！！、下！！、侧压？榫κ实奔雍。！！！

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制作是否合理，，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%。！！！C4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]。！！！＞樵挠泄刈柿喜⒔卸员，，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。！！！Ｊ椅孪陆凶柿铣尚偷氖匝。！！！Ｊ匝故，，在模具上涂红铅油，，凭据试压情况修整模具，，直到用铝合金资料LY12M制作的零件合格为止。！！！０词椅孪率匝购细竦娜瘸尚湍＞，，凭据4项零件热成型参数对钛合金资料进行热成型。！！！Ｔ陬押辖鹆慵热成型的过程中，，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。！！！Ｏ铝嫌υし烂媳咴挡盐，，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。！！！Ｃ媳咴涤υ诮湫蔚牟课淮蚬，，以解除应力集中，，预防资料在成型时开裂。！！！３迩械目、开口以及螺栓孔、定位孔等，，应在两面去掉孔的毛刺。！！！？捎蔑毕骰虼ィń鸶稚埃┎街枞ッ袒虼蚬，，同时毛料边缘产生的划痕应平行于板材理论[4-5]。！！！

第三，，毛料上不允许打钢印，，可在毛料或标签上打胶印。！！！

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理论产生擦伤。！！！Ｔ诟呶孪鲁逖钩尚褪，，这种情况将更严重，，还会因高温下容易黏？ㄗ，，导致零件难以从模具上取下，，或取件时易导致零件变形。！！！Ｎし啦辽，，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，，可在钛合金板料理论喷涂过氯乙烯防腐清漆（商标为G52-2）。！！！Ｋ墙纫蚁┦髦霸鋈图寥苡谟谢旌先芗粒ū嚼、酯类及酮类）的溶液，，能在室温下很快干燥，，形成一层牢固的；；つ，，可能接受较高的单元压力，，预防毛料与模具直接接触。！！！３逖故，，应使用机油对模具进行补充光滑。！！！３逖购，，用有机稀释剂除掉；；つ。！！！５诹，，在高温下的冲压成型，，可在钛合金板料理论喷涂胶体石墨水溶液光滑剂。！！！Ｋ且恢指叽渴稚⑿∮谒氖，，能在室温下很快干燥，，形成一层致密的石墨膜。！！！３逖故，，它能优良维持，，有利于零件的脱模。！！！４送，，在温度不高于650℃时，，它对预防零件擦伤拥有显著述用。！！！３逖购，，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理论，，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修理要求

第一，，钛合金零件的边缘，，除有特殊划定外，，应倒棱或倒圆至半径约为0.2mm。！！！８贸叽缈赡渴硬槌，，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！！、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，，不用留修边余量。！！！

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理论。！！！６越虾竦陌宀挠κ月鞘褂闷渌ㄈ缦城械然导庸ぃ┎街杷阏时咴。！！！

2.4　钛合金资料理论处置

第一，，去氧化皮。！！！０宀脑诩尤裙讨欣砺厶焐徊阊趸。！！！＜尤鹊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。！！！Ｑ趸さ暮穸人嫖露缺涠，，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。！！！Ｔ谖露鹊陀700℃的一次短时加热中，，板材理论氧化得很轻，，现实上对板料冲压性并无影响。！！！Ｒ蚨，，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。！！！Ａ慵最终制成后，，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理论质量起粉碎作用的补充变形工序。！！！

2.5　零件验收

2.5.1　零件理论质量要求

零件理论在加工成型过程中，，准则上不允许产生理论缺点。！！！Ｈ羰遣诵碌幕、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。！！！６粤慵理论的裂纹、波纹等缺点，，可用15倍放大镜目视查抄。！！！Ｈ杂幸苫笫，，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，，均需去毛刺和修光，，不得有裂纹。！！！Ｋ卸狭巡黄、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。！！！４蚰シ较蛴ζ叫杏诎辶侠砺，，边缘理论光度需满足要求。！！！

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。！！！６圆挥肫渌慵相配的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

除有特殊划定外，，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%。！！！＠罴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制作出合格的4项钛合金零件。！！！ｎ押辖鹑瘸尚凸ひ詹问蛑倍ê脱橹げ街，，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]《航空制作工程手册》总编委会.航空制作工程手册：：飞机钣金工艺[M].北京：：航空工业出版社，，1992.

[3]杨志强，，张俊，，刘卫东，，等.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钛合金复杂外形桨叶前缘蒙皮多步热成形工艺钻研[J].航空制作技术，，2021（8）：：84-91.

有关链接