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随着航空工业的发展,飞机大型化趋势越来越明显,制造飞机零部件材料钛合金应用也日益广泛。对于某些飞机蒙皮件的成形毛坯尺寸往往超出了原材料提供厂家提供的板料尺寸,目前对大型钛合金零件主要是分块成形,然后再进行拼焊。而将钛合金进行拼焊,达到零件所要求的毛坯尺寸,再进行热成形零件,不仅可以降低制造成本而且可以提高零部件制造精度和制造质量。 本文首先对TC4钛合金TIG拼焊板进行了微观组织观察分析及在室温和700℃下力学性能研究;然后利用有限元模拟软件设计制造实现不同(准)等双拉应变的模具,并对拼焊板进行不同应变(准)等双拉试验;随后对比分析TC4母材和拼焊板及不同应变(准)等双拉拼焊板力学性能和不同应力水平下疲劳性能;最终成形典型蒙皮零件,并分析了试验结果。 研究结果表明:在常温下,拼焊板抗拉强度较母材低,而(准)等双拉变形后的拼焊板抗拉强度高于原始拼焊板。在低应力水平下(准)等双拉变形后拼焊板疲劳寿命高于原始拼焊板,而在高应力水平下,两者相差不大。利用拼焊板成形的典型蒙皮零件各项指标均符合相关要求。因此,利用TIG先将TC4母材拼焊得到成形零件毛坯,然后成形大尺寸小曲率蒙皮零件的这种工艺方式是可行的,而且成形后的焊缝各项性能较原始拼焊板优越,为在生产大尺寸小曲率机翼蒙皮时代替原来先设计工艺分离面分别成形后焊接为一体的工艺方式提供理论依据和数据支持。