針對(duì)某公司鈦板坯鍛件，材料為T(mén)A2，要求成形尺寸2050+15 （寬）×260（高）±10× L（隨長(zhǎng)）（m m），原材料鈦錠經(jīng)過(guò)表面加工去除表 面 缺 陷 及 取 樣 后 ， 尺 寸 為φ990mm×2600mm。成形寬度尺寸/原材料截面尺寸≈2.07，超過(guò)一倍尺寸。根據(jù)傳統(tǒng)經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算，要保證最終展寬成形 尺 寸 原 始 坯 料 截 面 直 徑 需≥ φ 1450mm。

　　常 規(guī) 成 形 工 藝 為 鈦 錠 先鐓 粗 ， 保 證 鐓 粗 后 截 面 尺 寸≥ φ 1450mm后再進(jìn)行平砧間拔長(zhǎng)展寬。鍛造過(guò)程由于TA2的材料特性，容易造成鐓粗過(guò)程中面折疊缺陷，為防止折疊過(guò)深，需分多道次進(jìn)行鐓粗，出現(xiàn)折疊現(xiàn)象后立即進(jìn)行輕滾圓拔長(zhǎng)后再進(jìn)行鐓粗，嚴(yán)重影響鍛造效率及鍛造質(zhì)量。采取直接拔長(zhǎng)的方式進(jìn)行展寬，在試驗(yàn)前通過(guò)有限元數(shù)值模擬分析軟件對(duì)試制方案進(jìn)行分析，最終通過(guò)實(shí)際生產(chǎn)驗(yàn)證工藝方案的可行性。

　　1.工藝方案

　　鍛造工藝路線(xiàn)：芯棒展寬→換專(zhuān)用芯棒繼續(xù)展寬→上下平砧成形修整，選用50MN快鍛壓力機(jī)進(jìn)行整個(gè)鍛造工序。具體過(guò)程為：將鈦合金錠平放在大平板上，上端采用 φ 630mm芯棒分兩次進(jìn)行壓扁，總壓下量控制在300mm左右，左右移動(dòng)芯棒進(jìn)行展寬至坯料高度約為550mm。為防止芯棒展寬過(guò)程中出現(xiàn)板坯料中間尺寸偏大，兩端偏小的情況，特制專(zhuān)用芯棒進(jìn)行進(jìn)一步展寬，展寬至寬度約為2000mm，高度約為440mm。最 后 采 用 特 制 上 平砧 （ 7 0 0 m m 砧 寬 ， 砧 長(zhǎng)2300mm）、下平板進(jìn)行拔長(zhǎng)及整形。

　　2.工藝的數(shù)值模擬

　　（1）模型建立及參數(shù)設(shè)定采用SolidWorks軟件上對(duì)鈦合金錠、芯棒、特制芯棒、下平板、上下平砧進(jìn)行三維建模，并導(dǎo)入有限元模擬軟件中。TA2材料屬性由數(shù)據(jù)庫(kù)中已有的模型導(dǎo)入，由于采用快鍛壓力機(jī)，設(shè)定正常開(kāi)啟5臺(tái)泵的上砧平均壓下速度下限約為50mm/s。采用六面體網(wǎng)格對(duì)鈦錠模型進(jìn)行網(wǎng)格劃分，為保證模擬的準(zhǔn)確性，設(shè)定網(wǎng)格數(shù)量32000個(gè)。數(shù)值模擬的其他參數(shù)如附表所示。

　　（2）模擬過(guò)程分析 圖1為上下工裝及鈦錠初始擺放位置，上砧與芯棒接觸均勻壓下，壓下300mm后，左右橫移芯棒繼續(xù)壓下至圖2狀態(tài)，此時(shí)坯料高度約為550mm。

　　由于鈦錠總長(zhǎng)為2600mm，采用芯棒展寬過(guò)程中由于兩端偏載的問(wèn)題，坯料變形不均勻，在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中必然會(huì)造成，兩端展寬小，中間展寬大的問(wèn)題，采用特制芯棒重點(diǎn)對(duì)兩端進(jìn)行展寬，如圖3、圖4所示。此時(shí)坯料高度高點(diǎn)為455mm，低點(diǎn)約為380mm。

　　圖5表示采用上平砧及下平板，開(kāi)始整形拔長(zhǎng)，壓下量設(shè)定為100mm。圖6為整形結(jié)束，此時(shí)測(cè)定寬度最大點(diǎn)為2165mm，最小點(diǎn)2065mm，高度尺寸為265mm。

　　3.生產(chǎn)實(shí)際驗(yàn)證

　　利用數(shù)值模擬形成的工藝參數(shù)，在生產(chǎn)實(shí)際中進(jìn)行試驗(yàn)，圖7為最終鍛造成形的TA2板坯，試驗(yàn)過(guò)程中在厚度約為265mm時(shí)，展寬最寬點(diǎn)達(dá)到2150mm，與優(yōu)化后仿真結(jié)果非常接近。且兩端頭舌頭長(zhǎng)度僅約50mm，低于常規(guī)鈦板成形的舌頭長(zhǎng)度150～250mm。最終通過(guò)加工后材料利用率達(dá)到91.6%，高于常規(guī)的鈦板成形利用率約2%，符合最終成形的質(zhì)量要求。