鎂合金支撐梁等溫半閉式模鍛成形工藝仿真與實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、變形鎂合金具有重量輕、比強(qiáng)度與比剛度高、抗震性好等一系列優(yōu)良特征，已成為航空航天構(gòu)件制造重要的結(jié)構(gòu)材料。然而，鎂合金在塑性變形過程對(duì)變形溫度及變形速率極為敏感，常規(guī)的變形工藝容易導(dǎo)致材料脆裂缺陷。本文針對(duì)某型號(hào)直升機(jī)支撐梁選用AZ80變形鎂合金的制造需要與結(jié)構(gòu)特征，提出采用等溫半閉式模鍛工藝成形鎂合金支撐梁，開展了等溫半閉式模鍛成形工藝與實(shí)驗(yàn)研究，取得了如下研究成果:
　　(1)根據(jù)鎂合金支撐梁零件的結(jié)構(gòu)特征，設(shè)計(jì)了階梯型結(jié)構(gòu)的支

2、撐梁鍛件，分析了沿鍛件外輪廓進(jìn)行階梯分模的開式結(jié)構(gòu)和沿鍛件上表面進(jìn)行平面分模的半閉式結(jié)構(gòu)對(duì)材料流變的影響。研究結(jié)果表明:采用半閉式結(jié)構(gòu)模具成形鎂合金支撐梁，鍛件變形更充分、均勻，流動(dòng)順暢;飛邊少，節(jié)省材料，鍛坯體積較開式結(jié)構(gòu)的鍛坯減輕了4.7％;坯料為長(zhǎng)方體自由鍛方坯，形狀簡(jiǎn)單，無需預(yù)鍛，生產(chǎn)效率高。
　　(2)利用Deform-3D仿真軟件開展了鎂合金支撐梁成形工藝仿真，研究了不同工藝參數(shù)對(duì)材料流變的影響。仿真結(jié)果表明:提高模具

3、溫度至380℃等溫鍛造工藝條件，可使鎂合金支撐梁獲得良好的塑性，鍛件溫度及有效應(yīng)變分布均勻，成形載荷小;成形速度降低至0.1mm/s時(shí)，鍛件變形溫升小，溫度分布均勻，且鍛坯充分軟化，成形載荷小;減小摩擦系數(shù)可降低成形載荷，提高有效應(yīng)變分布的均勻性;采用變速度等溫模鍛工藝可顯著降低成形載荷，提高鍛件變形均勻性與成形效率。
　　(3)在40MN數(shù)控等溫鍛造液壓機(jī)上開展了鎂合金支撐梁工藝實(shí)驗(yàn)研究。成功研制出無鍛造裂紋的鎂合金支撐梁模鍛件

4、，并形成了該鍛件穩(wěn)定批次生產(chǎn)工藝文件，表明本文提出的鍛件設(shè)計(jì)方案及等溫鍛造工藝能有效解決鎂合金塑性變形易開裂的難題。半閉式等溫鍛造工藝大幅提高了材料利用率，縮短了鍛造工藝流程。
　　(4)開展了鎂合金支撐梁鍛件組織分析與力學(xué)性能測(cè)試，結(jié)果表明:鍛件晶粒尺寸越細(xì)小，抗拉強(qiáng)度越高;變形量較充分部位平均晶粒尺寸較細(xì)小，鍛件底部有效應(yīng)變達(dá)到0.912時(shí)，獲得了細(xì)小均勻的再結(jié)晶組織。支撐梁鍛件底部為主要承力部位，底部縱向抗拉強(qiáng)度394MPa