96MATERIALSFORMECHANICALENGINEERINGVol.47No.6Jun.20232023年6月第47卷第6期2023机械工程材料D0I:10.11973/jxgccl202306017TC4钛合金半球零件超塑成形的有限元模拟李运硕，周雨威，熊成悦?，孙燕，李永兵”（1.中国机械科学研究总院集团有限公司，北京100044；2.北京机科国创轻量化科学研究院有限公司，先进成形技术与装备国家重点实验室，北京100083）摘要：建立TC4钛合金半球零件超塑成形有限元模型，研究了恒温条件下正向气胀和先反向后正向气胀成形对半球零件壁厚的影响；基于温度场修正的Backofen本构方程，模拟了在非均匀温度场条件下半球零件的超塑成形并分析了其壁厚分布。试制出TC4钛合金半球零件，通过实测壁厚对模拟结果进行验证。结果表明：先反向后正向气胀成形工艺有利于半球零件壁厚的均匀分布，降低了零件的壁厚最大减薄率；非均匀温度场条件下半球零件壁厚均匀程度较恒温条件下低；相比于恒温条件，非均匀温度场条件下半球零件壁厚的模拟结果与实测结果更接近，平均相对误差为4.7%，半球零件中心点处壁厚的相对误差也仅为6.1%。关键词：超塑成形；TC4钛合金；壁厚分布；数值模拟；非均匀温度场中图分类号：TG146.2十3文献标志码：A文章编号：1000-3738（2023)06-0096-07FiniteElementSimulationofSuperplasticFormingofTC4TitaniumAlloyHemisphericalPartLIYunshuo'-²,ZHOUYuwei?,XIONGChengyue’,SUNYan’,LIYongbing(1.ChinaAcademyofMachineryScienceandTechnologyGroupCo.,Ltd.,Beijing100044,China;2.StateKeyLaboratoryforAdvancedFormingTechnologyandEquipment,BeijingNationalInnovationInstituteofLightweightCo.,Ltd.,Beijing100083,China)Abstract:FiniteelementmodelforsuperplasticformingofTC4titaniumalloyhemisphericalpartwasestablished,andtheeffectofdirectbulgingandbidirectionalbulgingformingonthewallthicknessofthehemisphericalpartunderconstanttemperaturewasstudied.Thesuperplasticformingprocessofthehemisphericalpartundernon-uniformtemperaturefieldwassimulatedbasedonthetemperaturefieldmodifiedBackofenconstitutiveequation,andthewallthicknessdistributionwasanalyzed.TheTC4titaniumalloyhemisphericalpartwasproducted,andthewallthicknesswasmeasuredtoveritythesimulation.Theresultsshowthatthebidirectionalbulgingformingprocesswasbeneficialtotheuniformdistributionoft...
