TC4合金是一种中等强度的α+β型两相钛合金，，拥有优异的综合机能，，是制备航空发起机进气和电扇机匣的首选资料。该类型机匣外径尺寸较大，，且壁厚较。Ｔ诩庸ず头役过程中出现变形情况，，严重时甚至导致零件报废。与国外成形技术相比，，国内环件资料利用率普遍较低。

针对以上情况，，设计异形截面环件，，选取径轴双向复合轧制，，开发薄壁环件胀形工艺，，实现了异形截面环件精确成形，，并提高了环件轧制过程变形均匀性和资料利用率，，同时调控内部应力散布。了局批注，，选取本次设计的工艺出产的锻件显微组织、、、各项力学机能指标满足技术尺度要求。

TC4合金含有6%α不变元素Al和4%β不变元素V，，兼具了α钛合金和β钛合金部门利益，，综合机能优异，，且拥有优良的加工机能，，在航空和航天工业中得到了宽泛利用，，目前是制作航空发起机进气和电扇机匣的首选资料。

TC4合金进气和电扇机匣外径通常超过1000mm，，高度约300mm，，且壁厚较。诤笮慵加工过程中，，变形问题凸起。与国外环件精确辗轧技术相比，，国外环轧机已经实现数字化节制，，径轴双向复合轧制技术已经利用成熟，，环件尺寸精度达到了环件外径的1‰。国内依然选取传统的单向辗轧工艺，，精度较低，，资料利用率不高。

本文以TC4合金机匣为钻研对象，，进行精化加工余量设计，，削减后续机械加工余量，，预防大余量加工？？⒕吨崴蚋春显制技术和胀形工艺，，提高环件尺寸精度，，同时调控内部应力散布，，降低后续变形风险。

试验规划

本文以TC4合金机匣环件为钻研对象，，对环件进行优化设计，，削减环件单边设计余量，，降低后续加工成本。结合数值仿照技术，，对辗轧过程进行仿真，，设计最佳的中央环坯？？⒄托喂ひ眨骺鼗芳内部应力散布，，并进一步提高环件尺寸精度，，实现异形截面环件精确成形。

试验资料的选用

本次试验选取φ300mm规格的TC4棒材，，依照原资料技术尺度进行化学成分、、、显微组织和力学机能检测，，其显微组织见图1，，化学成分见表1，，棒材力学机能见表2。

表1棒材化学成分

表2棒材力学机能

工艺规划的制订

⑴优化锻件结构

本次以TC4合金机匣为钻研对象，，凭据环件最终交付状态、、、结构和成形特点，，对原有的环件进行优化设计，，优化前后环件截面对比见图2。

通过对比优化前后环件截面能够发现，，优化后的内外环面的加工余量由8mm削减为5mm，，在高度方向，，加工余量略有增长。在状态设计方面，，增长了下端外环面直壁段的高度，，有利于提高辗轧过程的不变性和尺寸丈量精度。总体而言，，环件重量削减显著，，节俭了原资料成本。同时大量削减后期的加工工时，，其综合经济性较好。

⑵辗轧数值仿照

结合数值仿照技术对辗轧成形过程进行仿真，，经过迭代仿照推算，，最终确定环坯尺寸为φ770mm×φ660mm×280mm，，并拔取9个典型地位作为点追踪，，其相对地位示意图如图3所示，，辗轧成形后环件的等效应变场和温度场散布云图别离见图4和图5。

从图4环件辗轧实现时整体应变散布能够看出，，最小应变呈此刻环件下端底部，，应变值散布在0.57~0.67之间，，最大应变呈此刻环件上端内环面的部门小区域，，应变值散布在1.87~2.33之间。轧制实现时，，环件整体的等效应变散布沿轴向，，上端应变最大，，越靠近下端面，，应变越小。各地位点追踪数据显示环件最小变形区域等效应变均在0.5以上，，批注环件下端变形量充分；；；芳轧制实现时，，整体等效应变散布大体在0.57~2.33，，各区域变形相对均匀，，不存在小变形区，，填充情况优良。

从图5环件辗轧实现时温度散布云图能够看出，，在整个轧制过程中，，环件的温度呈整体均匀降落的趋向。轧制实现时，，环件整体温度出现出内高外低的散布，，最低温度呈此刻环件下端与垫板接触区域，，在824~846℃之间，，最高温度呈此刻环件心部区域，，最高温度为961℃。这对于TC4合金而言，，环件各区域整体温度散布相对均匀，，且有优良的终锻温度。

⑶胀形数值仿照

环件辗轧实现后进行胀形工艺设计，，选取1火次加热，，多道次胀形成形规划。利用液压胀形机进行多道次胀形，，胀形温度在800~900℃，，环件胀形的几何模型如图6所示。

结合有限元数值仿照技术对胀形过程进行仿真，，胀形实现时，，环件的等效应变散布云图和应力散布云图别离见图7和图8。

从图7中能够看出，，环件整体等效应变散布在0.04~0.05之间，，进入塑性变状态态，，且整个环件应变散布极度均匀。从应力散布也能够看出，，环件整体的应力在60~63MPa，，降低了后续因内部残存应力不均而导致变形的风险，，同时将环件的尺寸精度提高到环件外径的2‰，，进一步提高资料利用率，，经济效益极度显著。

试验了局

显微组织

依照技术要求，，在环件上、、、中、、、下部位进行取样检测显微组织，，各部位显微组织见图9；；；芳各区域初生α相含量在35%~45%之间，，次生片层α相细。舛杂谔岣呋芳的综合机能是极度有利的。

力学机能

依照技术要求在上、、、中、、、下区域取样检测，，进行室温拉伸、、、高温拉伸、、、悠久力学机能测试。锻件室温拉伸、、、400℃高温拉伸和悠久检测了局见表3，，从表3中能够看出，，室温拉伸抗拉强度均匀值为1051MPa，，高温拉伸的抗拉强度均匀值为701MPa，，其余各项指标满足技术尺度要求，，且有较大的阔心胸。各区域的悠久机能均在200h以上。

在环件中部进行取样测试室温冲击、、、300℃、、、450℃拉伸、、、400℃×100h热不变机能，，检测了局见表4。从表4检测了局能够看出，，环件各项机能数据未见异常，，与同类型产品机能相当。

表3环件力学机能测试了局

表4环件力学机能检测了局

实现语

本次试验拔取TC4合金机匣环件作为钻研对象，，对环件结构进行精化设计，，并设计中央环坯，，提高环件轧制过程变形的均匀性。并结合有限元数值仿照技术，，对环件辗轧、、、胀形过程进行仿真。成形后环件各部位变形均匀，，拥有优良的终锻温度。依照技术要求，，对环件各部位进行显微组织和力学机能测试，，了局批注：：：

⑴通过精化环件设计余量，，削减环件重量，，同时降低后续的机械加工工时，，降低机械加工成本。选取1火次加热，，多道次胀形工艺，，调控环件内部应力，，使其达到均匀散布，，降低后续加工和服役变形风险，，同时经过胀形，，环件尺寸精度达到环件外径的2‰，，进一步提高环件尺寸精度。

⑵结合有限元数值仿照技术，，对环件辗轧和胀形过程进行仿真，，从变形实现时温度场和应变场能够看出，，各部位变形相对均匀，，不存在小变形区域，，各截面填充优良；；；变形实现时，，环件各区域温度在824~961℃之间，，环件终锻温度极度梦想。

⑶经过理化测试，，试制环件的显微组织、、、力学机能均满足技术要求，，且都有肯定阔心胸。

（注，，原文标题：：：薄壁TC4合金环件精确成形工艺设计）