鈦合金高爾夫球桿頭塑性成形基礎研究.pdf

1、由于鈦及其合金具有比強度高、耐蝕性好等特點已廣泛用于各種體育器械。如鈦制網球拍、滑雪杖、雪鏟、登山冰杖、登山釘、雪橇、擊劍防護面罩、釣魚桿以及用作田徑賽跑鞋用的注射成型Ti-Fe系鞋底釘?shù)取Ａ硗?，用Ti-Al-V系合金無縫管制作的高爾夫球桿、球桿頭，在美國和日本深受體育愛好者的歡迎。隨著體育器械工業(yè)的發(fā)展與技術進步，鈦及鈦合金在民用工業(yè)中的應用越來越廣泛。作為通常條件下的難變形材料，鈦合金以其變形抗力大、工藝參數(shù)容差小、成形件質量對工藝

2、參數(shù)敏感且難以控制等特點而成形困難。采用傳統(tǒng)的工藝設計與控制方法，很難快捷而有效地生產出合格的零件。這亟待從工藝過程設計、質量控制體系和生產過程控制等方面入手來提高各種難變形的工藝設計水平與成形制造精度。 本文以高爾夫球桿頭中1號球桿頭為研究對象，針對其所用材料TC4合金的成形特點，采用有限元數(shù)值模擬軟件，分析研究了不同工藝條件下TC4合金的成形規(guī)律，并以此為基礎，對某牌號高爾夫球桿頭的本體部分的實際成形過程進行了數(shù)值模擬及相關

3、試驗研究。主要成果和新見解如下： 1．通過工藝分析和材料變形特點的研究，將所研究的高爾夫球桿頭分解為本體部分、打擊面和桿部。本文主要研究本體部分的超塑脹形成形工藝。通過分析認為： 采用超塑脹形的方法，既可省去真空熔煉和離心澆注等昂貴的設備和由于鑄造本身所帶來的煩瑣的手工研磨與檢驗的過程。又可大大的節(jié)約成本，提高產品質量，保護工人的身體健康。 2．運用ABAQUS/Explicit模塊對高爾夫球桿頭本體部分在最佳超塑狀態(tài)下

4、成形過程進行了數(shù)值模擬分析，分析了成形過程中應力、應變及料厚分布規(guī)律，得到了該應變速率下的壓力-時間曲線，為試驗提供了有效參考，也為鈦合金高爾夫球桿頭超塑成形工藝與模具優(yōu)化設計提供了理論依據(jù)。 3．通過數(shù)值模擬，分析了鈦合金超塑脹形工藝成形高爾夫球桿頭的壁厚分布規(guī)律，著重研究了脹形過程中危險點的厚度變化。通過對不同加載路徑、摩擦系數(shù)和流動應力對應變速率的敏感性指數(shù)m的對比分析，得出影響壁厚分布的重要規(guī)律，為試驗的成功奠定了基礎。