1、基礎材料的選擇
材質:鈦合金TC4 材料成分為Ti-6Al-4V,屬於(+型鈦合金,其結構如圖1所示。
化學成分如下:
二、材料基本效能介紹
具有良好的綜合機械機械效能,使用溫度為300 350°C。 比強度高。 TC4 的強度為 sb=1012GPa,密度g=44 103,比強 SB g=235、而合金鋼SB的比強度小於18. 鈦合金的導熱係數低。 鈦合金的導熱係數是鐵的1 5,鋁的1 10,TC4的導熱係數是l=7955w/m·k。與一般鈦合金相比,鈦鋁金屬間化合物的最大優點是它們在較高的溫度條件下仍能保持良好的力學效能和耐腐蝕性,其中一些鈦鋁金屬間化合物的最高使用溫度為816,單個合金可達982,重量輕,耐高溫,強度高,抗蠕變性好,使其成為海洋裝置和航空裝置最具競爭力的材料。前途。鈦無毒,無重金屬沉澱,強度高,與人體生物相容性好,是一種非常理想的醫用金屬材料,如人體骨關節、聯結器、固定板等,可作為植入人體的植入物。 目前,Ti-6Al-4V ELI合金在醫療領域仍被廣泛應用。
3. 材料應變、時間、溫度的模擬關係
815 速率下的應變和溫度與流變峰值應變圖之間的關係如圖 2 所示
初始應變率為5 10-3s-1,溫度為900,分別進行拉伸試驗5、10和15分鐘,得到相應的應變和應力曲線,如圖3所示。
如圖3所示,材料在高溫試驗過程中由於相應應變而產生的應力首先很快達到峰值,然後逐漸減小; 並且隨著相應應變的增加,後期曲線逐漸變平。 保持時間在0 16 min範圍內,應變應力曲線在短時間內變化較大,並形成快速上公升的圖案。
4、建立數學模型,模擬選型模具相關引數
在建立有限元模擬狀態的過程中,建立合金材料模擬變形的波動應力與巨集觀熱引數之間的關係,這對於獲得相應的數值模擬最終狀態資料尤為重要。 本文通過比較指數和串聯來模擬。
模擬,以及並行模型Johnson-cook,以及Kumar的5種基本型別高溫基本型別關係的經驗公式,對高溫拉伸試驗資料的收集和整理,最後利用Kumar模型建立了合金在850 930溫度範圍內的高溫本構方程的數學表示式, 變化率:4 10-4 1 10-2S-1,實際應變為真實變形
氣動成型是在高溫前提下進行的變形過程,模具和工件會隨著溫度的變化而同時進行熱膨脹和收縮,並考慮到兩種材料的膨脹係數不同,變形量不同,通過比較各種型別的高溫模具材料。
比較了材料在不同溫度下的力學效能,特別是合金和這些材料的線膨脹係數。 最後,將選擇Ni7N,即ZG35Cr24Ni7Sin作為TC4氣動成型模具材料。 根據兩者的高溫力學效能引數和大型模具設計的經驗資料,確定模具表面的結垢係數為6%。
模具的內徑和加工氣壓可以在聯力上方找到。
在此基礎上,根據有限元分析的計算結果,確定了上下模具的結構和尺寸。 以上設計不考慮鈦管加工的稀釋量,加工過程為恆溫。
5. 結論
通過以上模擬計算和模具模擬設計研究,為高強度、公差要求嚴格的零件製造提供了新的成型方案。