復(fù)雜形狀TA2鈦合金半管件黏性介質(zhì)壓力成形

高鐵軍，劉 青，蔡 晉，楊于銀，王忠金（. 沈陽(yáng)航空航天大學(xué) 航空航天工程學(xué)部，沈陽(yáng) 06；. 北京動(dòng)力機(jī)械研究所，北京 00074；. 哈爾濱工業(yè)大學(xué) 材料科學(xué)與工程學(xué)院，哈爾濱 5000）

復(fù)雜形狀TA2鈦合金半管件黏性介質(zhì)壓力成形

高鐵軍1，劉 青1，蔡 晉1，楊于銀2，王忠金3
（1. 沈陽(yáng)航空航天大學(xué) 航空航天工程學(xué)部，沈陽(yáng) 110136；2. 北京動(dòng)力機(jī)械研究所，北京 100074；3. 哈爾濱工業(yè)大學(xué) 材料科學(xué)與工程學(xué)院，哈爾濱 150001）

針對(duì)復(fù)雜形狀TA2鈦合金半管件室溫成形困難，進(jìn)行黏性介質(zhì)壓力成形研究，制定零件的成形工藝方案，并采用有限元軟件 ANSYS/LS-DYNA對(duì)其成形過程進(jìn)行分析，得到黏性介質(zhì)壓力分布和黏性附著力對(duì)坯料流動(dòng)規(guī)律、變形均勻性和成形試件壁厚分布及回彈的影響規(guī)律。在此基礎(chǔ)上，進(jìn)行復(fù)雜形狀TA2鈦合金半管件黏性介質(zhì)壓力成形試驗(yàn)，驗(yàn)證有限元分析結(jié)果的準(zhǔn)確性。結(jié)果表明：室溫條件下利用黏性介質(zhì)自身性能特點(diǎn)，可以實(shí)現(xiàn)復(fù)雜形狀TA2鈦合金半管件的精準(zhǔn)成形。

鈦合金半管件；黏性介質(zhì)性能；成形；壁厚分布；回彈

為了滿足飛行器高性能、長(zhǎng)壽命、低成本的需求，零部件結(jié)構(gòu)整體化及材料輕量化的要求不斷提高，零件的形狀越來越復(fù)雜、精度要求也越來越高。材料多為鈦合金、鋁合金、鎂合金等輕質(zhì)合金，尤其是鈦合金，具有比強(qiáng)度高、抗腐蝕性強(qiáng)、耐高溫以及無磁性等優(yōu)點(diǎn)，已成為飛行器不可缺少的材料之一。例如鈦合金占F-22 機(jī)體結(jié)構(gòu)質(zhì)量的39%，占F-35 機(jī)體結(jié)構(gòu)質(zhì)量的27%，占波音787機(jī)體結(jié)構(gòu)質(zhì)量的15%，在F100 和 TF39 發(fā)動(dòng)機(jī)上的用量也分別達(dá)到了 25%和33%［1?7］。

與傳統(tǒng)金屬材料相比較，鈦合金伸長(zhǎng)率低，塑性變形能力差，成形過程中容易破裂；而且彈性模量小，屈服強(qiáng)度高，室溫條件下的回彈量較大。因此，如何實(shí)現(xiàn)鈦合金鈑金件的精準(zhǔn)成形，對(duì)飛行器性能的提高和成本的降低具有重要意義。目前，對(duì)于鈦合金鈑金件的成形，大多采用將材料成形溫度提高到一定范圍的熱成形方法，如蠕變成形和超塑性成形等，生產(chǎn)周期長(zhǎng)、成本高、能源消耗大。對(duì)于解決室溫條件下鈦合金鈑金件的回彈問題，多采用模具補(bǔ)償方法解決，補(bǔ)償量大小往往很難確定，需要反復(fù)試模、修模［8?16］。

黏性介質(zhì)壓力成形是20世紀(jì)90年代發(fā)展起來的一種軟模成形工藝，選用半固態(tài)、可流動(dòng)、具有一定速率敏感性和較高黏度的高分子聚合物（簡(jiǎn)稱黏性介質(zhì)）作為成形用軟凸模或凹模。與傳統(tǒng)成形工藝相比較，黏性介質(zhì)壓力成形具有模具制造成本低、操作過程簡(jiǎn)單、適應(yīng)產(chǎn)品需求變化的轉(zhuǎn)換能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，能夠滿足多品種、小批量、復(fù)雜形狀鈑金件的低成本、高質(zhì)量制造的要求。同時(shí)，黏性介質(zhì)具有較強(qiáng)的應(yīng)變速率敏感性，自適應(yīng)于板材變形產(chǎn)生的非均勻壓力場(chǎng)，能夠緩解局部減薄和頸縮，減小零件成形后的回彈，能夠滿足高強(qiáng)度、低塑性以及復(fù)雜鈑金件的精準(zhǔn)成形的要求。

本文作者針對(duì)復(fù)雜形狀TA2鈦合金半管件的室溫成形困難，進(jìn)行了黏性介質(zhì)壓力成形可行性的研究。制定了成形工藝方案，并對(duì)成形過程進(jìn)行了有限元分析和試驗(yàn)驗(yàn)證，最終成形出了滿足使用要求的合格試件。

1 零件及材料

鈦合金半管件為航空航天常見結(jié)構(gòu)件，主要用于油路、管路等結(jié)構(gòu)。本次研究的鈦合金半管件幾何形狀及尺寸如圖 1所示，零件內(nèi)輪廓半徑為 R（23±0.5）mm，外輪廓半徑為 R（73±0.5） mm，中心角度為（100±1）o，兩端部還有（7.5±0.2） mm的直線段。

零件材料為鈦合金TA2，壁厚為0.8 mm，壁厚變化率小于25%；零件材料的化學(xué)成分見表1，材料的力學(xué)性能見表2。

圖1 鈦合金半管件形狀及尺寸Fig. 1 Shape and dimension of titanium alloy semi-pipe part （Unit: mm）

表2 TA2鈦合金力學(xué)性能Table 2 Mechanical properties of TA2 titanium alloy

2 成形方案

2.1 方案設(shè)計(jì)

在成形方案設(shè)計(jì)過程中，考慮到黏性介質(zhì)的密封和成形工藝余量，沿零件內(nèi)、外輪廓切線方向延長(zhǎng) 5 mm后進(jìn)行均勻過渡（其中底部過渡半徑為R 7.5 mm，輪廓的過渡半徑為R 35 mm），過渡后所需成形的試件幾何形狀如圖2所示。

2.2 成形用坯料

坯料形狀及尺寸是影響板材成形質(zhì)量的重要因素之一，尤其是對(duì)于形狀較為復(fù)雜的 TA2鈦合金半管件，合理的坯料形狀及尺寸不僅可以節(jié)省原材料，還可以提高坯料變形均勻性， 防止起皺、破裂等質(zhì)量缺陷的產(chǎn)生，圖3所示為坯料不合理導(dǎo)致的破裂試件。

圖2 成形試件形狀Fig. 2 Shape of forming specimen

考慮到TA2鈦合金半管件輪廓的連續(xù)性和修邊余量，運(yùn)用幾何映射法，假設(shè)變形前后面積不變，將三維空間曲面向二維平面進(jìn)行映射，映射后的坯料幾何形狀及尺寸如圖4所示。

圖3 坯料不合理導(dǎo)致的破裂試件Fig. 3 Rupture specimen based on unreasonable blank

圖4 坯料形狀及尺寸Fig. 4 Shape and dimension of blank （Unit: mm）

2.3 黏性介質(zhì)材料

黏性介質(zhì)材料多為具有較高黏度和較強(qiáng)速率敏感性的高分子聚合物，其分子量越高，黏度越大，密封性能越好。試驗(yàn)過程選取分子量為 60萬的甲基乙烯基硅膠作為成形用介質(zhì)，該材料是由二甲基硅氧烷與少量乙烯基硅氧烷共聚而成，分子結(jié)構(gòu)式如圖5所示，主鏈由硅和氧原子組成，與硅相連的側(cè)基為甲基和乙烯基，黏度為25.340 kPa?s，體積模量為715 MPa。

圖5 甲基乙烯基硅橡膠分子結(jié)構(gòu)式Fig. 5 Molecular structural formula of methyl vinyl silicone rubber

3 有限元分析

3.1 有限元分析模型

黏性介質(zhì)壓力成形過程是坯料與黏性介質(zhì)、坯料與模具等多種因素交互作用下的耦合變形過程，很難采用解析方法獲得相關(guān)變形規(guī)律。因此，首先采用有限元分析軟件ANSYS/LS-DYNA對(duì)TA2鈦合金半管件黏性介質(zhì)壓力成形過程進(jìn)行分析，有限元分析模型如圖6所示，由凹模、坯料、黏性介質(zhì)、介質(zhì)倉(cāng)及柱塞組成，通過柱塞向上運(yùn)動(dòng)壓縮黏性介質(zhì)，使坯料產(chǎn)生塑性變形。其中，凹模、介質(zhì)倉(cāng)和柱塞采用剛性殼單元進(jìn)行網(wǎng)格劃分，坯料采用 B-T殼單元進(jìn)行網(wǎng)格劃分，黏性介質(zhì)采用實(shí)體單元進(jìn)行網(wǎng)格劃分；柱塞移動(dòng)速度為40 mm/s；坯料與模具之間為庫(kù)侖摩擦，摩擦因數(shù)為0.1，黏性介質(zhì)與坯料之間為剪切摩擦，摩擦因數(shù)為0.2［17?20］。

圖6 有限元分析模型Fig. 6 Finite element analysis model

3.2 有限元結(jié)果分析

與傳統(tǒng)成形相比較，黏性介質(zhì)在板材成形過程中不僅可以提供成形所需的較高壓力，而且還會(huì)在坯料表面形成較大的黏性附著力（見圖7），從而改變坯料的受力狀態(tài)，在一定條件下能夠促進(jìn)非變形區(qū)材料向變形區(qū)的流入，從而有效抑制變形區(qū)坯料的減薄。

圖7 黏性介質(zhì)壓力及黏性附著力分布Fig. 7 Distribution of viscous medium pressure and viscous adhesive stress

圖 8所示為成形過程坯料各區(qū)域材料的流動(dòng)規(guī)律，試件外輪廓區(qū)域材料的流動(dòng)量為5.3～8.9 mm，材料流動(dòng)量較小，但比較均勻。試件內(nèi)輪廓區(qū)域材料的流動(dòng)量為12.5～30.8 mm，材料流動(dòng)量較大，且各區(qū)域相差較大，在試件中心夾角區(qū)域，由于形狀比較復(fù)雜，材料流動(dòng)量最大為30.8 mm，而在與外輪廓相接處區(qū)域，由于形狀相對(duì)簡(jiǎn)單，材料流動(dòng)量相對(duì)較?。?2.5 mm）。

圖8 成形過程坯料流動(dòng)規(guī)律Fig. 8 Flowing of blank in forming process

圖 9所示為成形過程試件內(nèi)、外輪廓中心 A、B兩點(diǎn)的流動(dòng)速度變化規(guī)律（圖8中A、B兩點(diǎn)位置）。成形過程中A、B兩點(diǎn)的流動(dòng)速度先增大后減小，最大速度出現(xiàn)在成形中后期0.6～0.8 s。這是由于在成形初期，坯料幾何形狀變化不大，變形比較均勻，因此，材料的流動(dòng)速度較小；成形中期，坯料幾何形狀變化較大，變形也比較集中，從而導(dǎo)致A、B兩點(diǎn)的變形速度迅速增大。到了成形后期，試件大部分區(qū)域已經(jīng)基本貼合模具，A點(diǎn)和B點(diǎn)的流動(dòng)速度因此也迅速降低。

圖 10所示為成形過程中的黏性介質(zhì)壓力場(chǎng)分布規(guī)律。由圖10可看出，黏性介質(zhì)在試件中心區(qū)域的壓力較低為 8.3 MPa，試件邊緣區(qū)域的壓力較高為 9.5 MPa，形成了非均勻的壓力分布（壓力差為1.2 MPa）。這種非均勻壓力分布規(guī)律，在一定條件下延緩了坯料中心區(qū)域的變形，增大了邊緣區(qū)域的變形，從而使坯料的整體變形趨于均勻。

圖9 試件A、B兩點(diǎn)速度變化規(guī)律Fig. 9 Changes law of velocity about point A and B of specimen

圖10 黏性介質(zhì)壓力場(chǎng)分布Fig. 10 Distribution of viscous medium pressure fields

圖11所示為TA2鈦合金半管件壁厚分布規(guī)律。試件最大壁厚為0.87 mm（增厚率為8.7%），出現(xiàn)在內(nèi)輪廓的外側(cè)，這是由于變形過程該區(qū)域主要受環(huán)向壓應(yīng)力較大所致，但在壓邊力作用下并沒有產(chǎn)生失穩(wěn)起皺。且該區(qū)域作為成形工藝余量，壁厚增加并不影響零件的使用；試件最小壁厚為 0.65 mm（減薄率為18.7%），位于試件內(nèi)輪廓中心夾角區(qū)域，這是由于試件中心夾角較大為 100°、并且圓角半徑較小為 R 23 mm，材料變形較為劇烈，導(dǎo)致該區(qū)域的減薄最為嚴(yán)重。但從試件壁厚分布整體情況來看，試件壁厚最大減薄率能夠滿足使用要求。

圖12所示為成形試件回彈量及大小。從圖12中可以看出，試件回彈前后幾何形狀變化較小，二者之間最大距離為0.34 mm。這是由于成形過程中，黏性介質(zhì)在坯料表面形成了較大的黏性附著力（見圖7），不僅可以促進(jìn)非變形區(qū)材料向變形區(qū)的流入，而且在試件的回彈過程中，由于黏性附著力方向與回彈方向相反，可以抵消試件的彈性應(yīng)力，從而較好的抑制了成形試件的回彈現(xiàn)象，保證了成形試件的尺寸精度。

圖11 試件壁厚分布Fig. 11 Thickness distribution of specimen

圖12 試件回彈量的分布Fig. 12 Springback distribution of specimen

4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析

為了驗(yàn)證有限元分析結(jié)果的準(zhǔn)確性，在室溫條件下進(jìn)行了黏性介質(zhì)壓力成形試驗(yàn)，試驗(yàn)裝置及模具如圖13所示，考慮到成形過程中的回彈，成形試件外輪廓的模具尺寸以零件的上偏差為基準(zhǔn)進(jìn)行加工，成形試件內(nèi)輪廓的模具尺寸以零件的下偏差為基準(zhǔn)進(jìn)行加工。采用黏性介質(zhì)成形方法得到的TA2鈦合金半管試件如圖14所示。由圖14可以看出，成形試件形狀較為飽滿，表面并無破裂和起皺現(xiàn)象，成形質(zhì)量比較理想。圖15所示為成形試件中心截面形狀及壁厚分布情況。由圖15可看出，試件橫截面的回彈較小，壁厚分布也較為均勻，回彈及壁厚要求均在零件公差范圍內(nèi)。

圖13 試驗(yàn)裝置及模具照片F(xiàn)ig. 13 Photo of test equipment and mold

圖14 TA2鈦合金半管試件照片F(xiàn)ig. 14 Photo of TA2 titanium alloy semi-pipe specimen

圖15 試件中心截面形狀及壁厚Fig. 15 Center section shape and thickness of specimen

5 結(jié)論

1） 有限元分析及試驗(yàn)結(jié)果表明，室溫條件下采用黏性介質(zhì)壓力成形方法能夠?qū)崿F(xiàn)復(fù)雜形狀TA2鈦合金半管件的成形，并且成形試件質(zhì)量好，尺寸精度高。

2） 利用黏性介質(zhì)自身形成的非均勻壓力場(chǎng)改變坯料受力狀態(tài)，可以提高TA2鈦合金板材的變形均勻性和成形性能，成形試件最小壁厚為0.66 mm，能夠滿足使用要求。

3） 利用黏性介質(zhì)與坯料表面形成的黏性附著力，可以抑制成形后TA2鈦合金試件的回彈，試件最大回彈量為0.34 mm，有效保證了成形試件的尺寸精度。

REFERENCES

［1］ 付艷艷， 宋月清， 惠松驍， 米緒軍. 航空用鈦合金的研究與應(yīng)用進(jìn)展［J］. 稀有金屬， 2006， 30（6）: 850?856. FU Yan-yan， SONG Yue-qing， HUI Song-xiao， MI Xu-jun. Research and application of typical aerospace titanium alloys［J］. Chinese Journal of Rare Metals， 2006， 30（6）: 850?856.

［2］ 金和喜， 魏克湘， 李建明， 周建宇， 彭文靜. 航空用鈦合金研究進(jìn)展［J］. 中國(guó)有色金屬學(xué)報(bào)， 2015， 25（2）: 280?292. JIN He-xi， WEI Ke-xiang， LI Jian-ming， ZHOU Jian-yu， PENG Wen-jing. Research development of titanium alloy in aerospace industry［J］. The Chinese Journal of Nonferrous Metals， 2015， 25（2）: 280?292.

［3］ 朱知壽. 我國(guó)航空用鈦合金技術(shù)研究現(xiàn)狀及發(fā)展［J］. 航空材料學(xué)報(bào)， 2014， 34（4）: 44?50. ZHU Zhi-shou. Recent research and development of titanium alloys for aviation application in China［J］. Journal of Aeronautical Materials， 2014， 34（4）: 44?50.

［4］ FARMANESH K， NAJAFI-ZADEH A. Thermo-mechanical behavior of Ti-6Al-4V alloy［J］. Journal of Materials Science and Technology， 2003， 19（3）: 217?220.

［5］ LI L L， SUN Y W. Experimental investigation on surface integrity in grinding titanium alloys with small vitrified CBN wheel［J］. Applied Mechanics and Materials， 2012， 117: 1483?1490.

［6］ 趙子博， 葛敬魯， 陳志勇， 王清江， 劉建榮. Ti-55 鈦合金板材的超塑性變形行為［J］. 中國(guó)有色金屬學(xué)報(bào)， 2010， 20（1）: 847?851. ZHAO Zi-bo， GE Jing-lu， CHEN Zhi-yong， WANG Qing-jiang， LIU Jian-rong. Superplastic deformation of Ti-55 alloy sheet［J］. The Chinese Journal of Nonferrous Metals， 2010， 20（1）: 847?851.

［7］ 肖軍杰， 李東升， 李小強(qiáng)， 金朝海， 鄧同生. 鈦合金薄壁零件數(shù)控?zé)崂烊渥儚?fù)合成形研究進(jìn)展［J］. 稀有金屬材料與工程，2013， 42（12）: 2629?2635. XIAO Jun-jie， LI Dong-sheng， LI Xiao-qiang， JIN Chao-hai， DENG Tong-sheng. Alloy thin-walled parts CNC hot tensile creep compound forming progress［J］. Rare Metal Materials and Engineering， 2013， 42（12）: 2629?2635.

［8］ 李 超， 張凱鋒， 蔣少松. Ti-6Al-4V 合金雙半球結(jié)構(gòu)脈沖電流輔助超塑成形［J］. 稀有金屬材料與工程， 2012， 41（8）: 1400?1404. LI Chao， ZHANG Kai-feng， JIANG Shao-song. Pulse current auxiliary superplastic forming of Ti-6Al-4V alloy doublehemisphere structure［J］. Rare Metal Materials and Engineering， 2012， 41（8）: 1400?1404.

［9］ 袁清華， 張文明， 黃重國(guó)， 任學(xué)平. TC4 盒形鈑金零件氣壓成形工藝的研究［J］. 稀有金屬， 2009， 33（4）: 478?483. YUAN Qing-hua， ZHANG Wen-ming， HUANG Zhong-guo， REN Xue-ping. Air pressure forming process of Ti-6Al-4V sheet metal box part［J］. Chinese Journal of Rare Metals， 2009， 33（4）: 478?483.

［10］ 陳郭軍， 吳詩(shī)惇， 向毅斌， 李淼泉. 鈦合金板材激光彎曲成形的研究［J］. 航空學(xué)報(bào)， 2001， 22（2）: 187?189. CHEN Guo-jun， WU Shi-dun， XIANG Yi-bin， LI Miao-quan. Study on laser bending of titanium alloys sheets［J］. Acta Aeronautica et Astronautica Sinica， 2001， 22（2）: 187?189.

［11］ 高長(zhǎng)偉， 黎向鋒， 左敦穩(wěn)， 王 珉， 張永康， 任旭東. TC4鈦合金板激光沖擊成形實(shí)驗(yàn)研究［J］. 應(yīng)用激光， 2005， 25（3）: 158?160. GAO Chang-wei， LI Xiang-feng， ZUO Dun-wen， WANG Min， ZHANG Yong-kang， REN Xu-dong. The experimental study on the laser shock forming of TC4 titanium alloy sheet［J］. Applied Laser， 2005， 25（3）: 158?160.

［12］ 張 濤， 韓秀全， 孫 賓， 白雪飄. 一種帶有回彈補(bǔ)償?shù)拟伜辖疴k金熱成形工藝［J］. 塑性工程學(xué)報(bào)， 2013， 20（4）: 71?74. ZHANG Tao， HAN Xiu-quan， SUN Bin， BAI Xue-piao. A method for titanium alloy sheet hot forming with springback compensation［J］. Journal of Plasticity Engineering， 2013， 20（4）: 71?74.

［13］ 丁少行， 李曉星， 孫志瑩， 袁 超， 李 榮， 段新民， 邵天巍，郎利輝. 鈦合金蒙皮拉形數(shù)值模擬與試驗(yàn)［J］. 鍛壓技術(shù)， 2014， 39（7）: 24?29. DING Shao-xing， LI Xiao-xing， SUN Zhi-ying， YUAN Chao， LI Rong， DUAN Xin-min， SHAO Tian-wei， LANG Li-hui. Numerical simulation and experiment of stretch forming for titanium alloy skin［J］. Forming and Stamping Technology， 2014， 39（7）: 24?29.

［14］ 張鳳英， 陳 靜， 譚 華， 呂曉衛(wèi)， 黃衛(wèi)東. 鈦合金激光快速成形過程中缺陷形成機(jī)理研究［J］. 稀有金屬材料與工程，2007， 36（2）: 211?215. ZHANG Feng-ying， CHEN Jing， TAN Hua， Lü Xiao-wei， HUANG Wei-dong. Research on forming mechanism of defects in laser rapid formed titanium alloy［J］. Rare Metal Materials and Engineering， 2007， 36（2）: 211?215.

［15］ 宮旭輝， 王 宇， 夏源明， 葛 鵬， 趙永慶. TC21鈦合金的高溫動(dòng)態(tài)拉伸力學(xué)行為［J］. 中國(guó)有色金屬學(xué)報(bào)， 2010， 20（4）: 647?654. GONG Xu-hui， WANG Yu， XIA Yuan-ming， GE Peng， ZHAO Yong-qing. Dynamic tensile behavior of TC21 titanium alloys at elevated temperatures［J］. The Chinese Journal of Nonferrous Metals， 2010， 20（4）: 647?654.

［16］ SUN Y N， WAN M， WU X D. Friction coefficient in rubber forming process of Ti-15-3 alloy［J］. Transactions of Nonferrous Metals Society of China， 2012， 22（12）: 2952?2959.

［17］ GAO T J， LIU Y， CHEN P， WANG Z J. Analysis of bulging process of aluminum alloy by overlapping sheet metal and its formability［J］. Transactions of Nonferrous Metals Society of China， 2015， 25（4）: 1050?1055.

［18］ 劉建光， 王忠金， 高鐵軍. 板材黏性介質(zhì)壓力成形黏性附著力影響因素試驗(yàn)研究［J］. 機(jī)械工程學(xué)報(bào)， 2006， 42（10）: 146?150. LIU Jian-guang， WANG Zhong-jin， GAO Tie-jun. Experimental study on effect factors of viscous adhesive stress in viscous pressure forming［J］. Chinese Journal of Mechanical Engineering， 2006， 42（10）: 146?150.

［19］ 高鐵軍， 王忠金， 高洪波， 王君平. 渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)異形曲面殼體零件整體成形工藝［J］. 推進(jìn)技術(shù)， 2007， 28（4）: 437?440. GAO Tie-jun， WANG Zhong-jin， GAO Hong-bo， WANG Jun-ping. Integral forming for special-shaped curved surface shell parts of turbofan engine［J］. Journal of Propulsion Technology， 2007， 28（4）: 437?440.

［20］ WANG Z J， SONG H， WANG Z. Deformation behavior of TC1 titanium alloy sheet under double-sided pressure［J］. Transactions of Nonferrous Metals Society of China， 2008， 18（1）: 72?76.

（編輯 李艷紅）

Viscous pressure forming of semi-pipe parts of complex shape TA2 titanium alloy

GAO Tie-jun1， LIU Qing1， CAI Jin1， YANG Yu-yin2， WANG Zhong-jin3
（1. Faculty of Aerospace Engineering， Shenyang Aerospace University， Shenyang 110136， China；2. Beijing Power Machinery Research Institute， Beijing 100074， China；3. School of Materials Science and Engineering， Harbin Institute of Technology， Harbin 150001， China）

According to the forming difficulty of complex shape TA2 titanium alloy semi-pipe parts at room temperature，the viscous pressure forming was researched and the part process scheme was formulated correspondingly. The finite element software ANSYS/LS-DYNA was used to analyze the forming process. The influences of the viscous pressure distribution and the viscous adhesive stress on the flowing law and deformation uniformity of the blank， the specimen thickness distribution and the springback are obtained. On this basis， the viscous pressure forming of the complex shape TA2 titanium alloy semi-pipe parts were carried out to verify the accuracy of the finite element analysis results. The results show that the accuracy forming of the complex shape TA2 titanium alloy semi-pipe parts can be realized at room temperature by using the performance characteristic of viscous medium.

titanium alloy semi-pipe part； viscous medium property； forming； thickness distribution； springback

Project（51575364） supported by the National Natural Science Foundation of China； Project （2014ZE54024） supported by the Aeronautical Science Foundation of China； Project（LJQ2015083）supported by the Program for Liaoning Excellent Talents in University， China

date： 2015-08-25； Accepted date： 2015-12-14

GAO Tie-jun； Tel: +86-13504999851； E-mail: tiejun_gao@163.com

TG306

A

1004-0609（2016）-04-0790-07

國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目（51575364）；航空科學(xué)基金資助項(xiàng)目（2014ZE54024）；遼寧省高等學(xué)校優(yōu)秀人才資助項(xiàng)目（LJQ2015083）

2015-08-25；

2015-12-14

高鐵軍，副教授，博士；電話：13504999851；E-mail: tiejun_gao@163.com