鋁合金環(huán)件徑-軸向軋制成形控制技術(shù)研究.pdf

1、環(huán)件徑-軸向軋制是一種先進的近凈成型工藝技術(shù)，通過徑、軸向雙變形區(qū)材料的循環(huán)協(xié)調(diào)變形，可使環(huán)坯在直徑增大過程中產(chǎn)生充分的塑性變形和體積轉(zhuǎn)移，結(jié)合合理的溫度控制，可獲得微觀組織均勻、纖維方向一致、力學性能優(yōu)良的環(huán)件。
　　本文以航天型號產(chǎn)品中大型鋁合金環(huán)件為研究對象，探索了其整體成形的徑-軸向軋制工藝，以取代已有的半環(huán)對焊結(jié)構(gòu)環(huán)件。深入分析了環(huán)件徑-軸向軋制運動學，建立了大型環(huán)件徑-軸向軋制有限元模型，進行了實際的軋制工藝試驗，最后

2、詳細研究了徑-軸向軋制過程中產(chǎn)生的寬展及端面凹坑和折疊缺陷。大型鋁合金環(huán)件的整體軋制成形對提高航天型號中環(huán)件產(chǎn)品的質(zhì)量一致性和可靠性提供了有力保障，對促進航天技術(shù)的發(fā)展有重要意義。
　　首先，分析了環(huán)件的直徑增大運動和環(huán)件的旋轉(zhuǎn)運動規(guī)律，得出了直徑增大與環(huán)件旋轉(zhuǎn)速度之間的關(guān)系。研究了芯輥和錐輥的進給運動和旋轉(zhuǎn)運動，闡明了環(huán)件運動的主要影響因素和影響程度。研究結(jié)果對實際生產(chǎn)過程中軋輥的精確控制提供了初步的理論依據(jù)，同時對有限元建模時

3、邊界條件的定義提供了參考。
　　其次，進行了環(huán)件徑-軸向軋制的有限元模擬，結(jié)合軋制工藝參數(shù)對模擬結(jié)果進行了分析。結(jié)果表明，軋制速度在1315mm/s時，環(huán)件長在速率在0.4~4mm/s之間，徑向進給速率在0.15~0.43mm/s之間，軸向進給速率在0.15~0.21mm/s之間，外徑1600mm、內(nèi)徑1150mm、高度300mm的坯料可以軋制出外徑3400mm、內(nèi)徑3183mm、高度260mm的大型環(huán)件。所建模型有效的優(yōu)化了軋制

4、工藝及控制參數(shù)，為實際軋制試驗提供了依據(jù)。
　　再次，根據(jù)有限元仿真得到優(yōu)化后的工藝參數(shù)，開展了大型鋁合金環(huán)件的徑-軸向軋制工藝試驗。制定了環(huán)件徑-軸向軋制分階段及分部位潤滑工藝制度，分析結(jié)果表明，環(huán)件直徑誤差在±1/1000范圍之內(nèi)，500℃固溶處理+3~5％冷變形+180℃時效處理后強度指標比標準高出10%以上，塑性指標高出25%以上，完全滿足設(shè)計要求。
　　最后，介紹了寬展產(chǎn)生過程及其影響因素，分析了寬展對徑向孔型和軸