7050鋁合金T形截面高筋薄壁鍛件成形工藝優(yōu)化及多級(jí)時(shí)效研究.pdf

1、隨著航空航天業(yè)的高速發(fā)展，航空鍛件的輕量化和近凈成形發(fā)展已經(jīng)成為大勢所趨，原來的鋼制鍛件逐漸被鋁合金鍛件所取代，為了進(jìn)一步減重，鋁合金鍛件被設(shè)計(jì)為具有筋板結(jié)構(gòu)，因而被廣泛應(yīng)用于航空航天制造業(yè)，此類鍛件成形時(shí)易出現(xiàn)充不滿和成形載荷大以及熱處理綜合性能（力學(xué)性能和耐腐蝕性能）不高的問題,并進(jìn)一步提高材料利用率。本課題以重慶大學(xué)和西南鋁業(yè)集團(tuán)有限公司合作開發(fā)的某飛機(jī)舷窗鍛件為研究對(duì)象，利用有限元模擬軟件Deform對(duì)舷窗鍛件成形性質(zhì)量缺陷（充

2、不滿，流線紊亂等）以及成形載荷大進(jìn)行分析，優(yōu)化坯料形狀尺寸以及成形工藝參數(shù)，對(duì)優(yōu)化后的參數(shù)進(jìn)行模擬驗(yàn)證，設(shè)計(jì)等溫成型模具及加熱系統(tǒng)。同時(shí)，借助實(shí)驗(yàn)的方法研究不同的時(shí)效熱處理制度對(duì)7050鋁合金力學(xué)性能、抗晶間腐蝕和電化學(xué)腐蝕性能的影響規(guī)律，進(jìn)而提高鍛件綜合性能。
　　本研究主要內(nèi)容包括：①闡述國內(nèi)外對(duì)鋁合金高筋薄壁類鍛件成形工藝以及時(shí)效熱處理的研究現(xiàn)狀。建立舷窗零件三維模型，并對(duì)鋁合金舷窗鍛件的結(jié)構(gòu)及工藝性進(jìn)行分析，并初步制定成形

3、工藝方案，根據(jù)零件圖建立鍛件三維模型，結(jié)合舷窗熱鍛件模型初步設(shè)計(jì)熱鍛模具。②分析舷窗鍛件一次整體成形金屬流動(dòng)情況，筋部充填性和成形載荷。優(yōu)化坯料形狀尺寸，針對(duì)鍛件在成形過程出現(xiàn)的筋部充填不足和成形載荷大的問題，提出解決方案。采用控制變量法，利用Deform-2D模擬分析坯料寬度、模具溫度、加載速度和摩擦系數(shù)對(duì)鍛件筋部充填性能和成形載荷的影響規(guī)律，確定各個(gè)參數(shù)合適的取值范圍。③采用有限元模擬軟件Deform-2D和響應(yīng)面優(yōu)化方法相結(jié)合的方

4、式，建立關(guān)于坯料寬度、模具溫度、加載速度和摩擦系數(shù)為變量，以筋部充填高度和成形載荷為目標(biāo)函數(shù)的二階替代模型，利用Design-expert獲得舷窗優(yōu)化成形參數(shù)：坯料寬度x1=170mm,模具溫度x2=420℃，摩擦系數(shù)x3=0.26，成形速度x4=1mm?s-1，并對(duì)得到的優(yōu)化參數(shù)進(jìn)行模擬驗(yàn)證。模擬分析模具應(yīng)力分布情況，并完成了舷窗等溫模具的設(shè)計(jì)以及加熱系統(tǒng)的初步設(shè)計(jì)，根據(jù)模具應(yīng)力分布，提出了模具制造方案。④揭示了不同時(shí)效熱處理制度對(duì)7

5、050鋁合金綜合性能的影響。研究發(fā)現(xiàn)峰值時(shí)效(T6)處理后的試樣其強(qiáng)度和延伸率均高于二級(jí)時(shí)效(T74)試樣，回歸再時(shí)效(RRA)處理試樣的強(qiáng)度與 T6時(shí)效試樣相當(dāng)甚至比其更高，然而 RRA處理后的試樣的延伸率更低，隨著回歸再時(shí)效時(shí)間的進(jìn)一步延長，回歸再時(shí)效處理的試樣強(qiáng)度和延伸率均有所減小。T74和RRA時(shí)效處理后的試樣比T6時(shí)效后的試樣有更好的抗晶間腐蝕和抗電化學(xué)腐蝕性能，而經(jīng)過預(yù)拉伸時(shí)效后的試樣（T651和RRA51-60），其抗晶間