大型多筋薄腹板鋁合金構(gòu)件成形技術(shù)及淬火工藝研究.pdf

1、隨著航空航天工業(yè)的迅猛發(fā)展，構(gòu)件輕量化、大型化、整體化的需求日益迫切。作為重要的結(jié)構(gòu)材料，鋁合金因其質(zhì)輕等特點(diǎn)而被廣泛用于航空領(lǐng)域。為了進(jìn)一步減重，構(gòu)件鋁合金通常被設(shè)計(jì)筋板狀結(jié)構(gòu)，這類鍛件在成形過(guò)程中容易出現(xiàn)充填不均勻、穿流、載荷過(guò)大等問(wèn)題。由于尺寸通常較大且結(jié)構(gòu)復(fù)雜，在熱處理淬火過(guò)程中，鍛件內(nèi)部會(huì)產(chǎn)生很大的殘余熱應(yīng)力，致使其在后續(xù)機(jī)加工時(shí)發(fā)生變形，降低了其尺寸穩(wěn)定性。針對(duì)上述問(wèn)題，以某大型多筋薄腹板的7050鋁合金構(gòu)件為對(duì)象，借助CA

2、D三維造型軟件設(shè)計(jì)其鍛件和預(yù)終鍛模具結(jié)構(gòu)，通過(guò)CAE有限元軟件對(duì)預(yù)、終鍛成形過(guò)程進(jìn)行數(shù)值仿真，預(yù)測(cè)成形過(guò)程中可能出現(xiàn)的問(wèn)題，針對(duì)這些問(wèn)題及時(shí)作出優(yōu)化調(diào)整。同時(shí)，借助CAD/CAE軟件研究鍛件冷壓消除殘余應(yīng)力的工藝，結(jié)合試驗(yàn)探索不同淬火介質(zhì)（濃度）對(duì)鍛件殘余應(yīng)力以及組織性能的影響。
　　本研究主要內(nèi)容包括：①分析了零件的結(jié)構(gòu)特征，基于三維造型軟件設(shè)計(jì)了冷鍛件圖，針對(duì)鍛件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)設(shè)計(jì)了成形工藝路線，并初步建立起終鍛成形有限元模型。根

3、據(jù)有限元仿真結(jié)果分析了鍛件成形充填性能、速度場(chǎng)以及成形載荷，針對(duì)成形載荷過(guò)大的問(wèn)題提出了預(yù)鍛坯結(jié)構(gòu)的優(yōu)化方案，通過(guò)CAE分析最終確定了鏤空式結(jié)構(gòu)的預(yù)鍛坯方案。然后，借助CAD/CAE軟件建立其預(yù)鍛成形有限元模型，并通過(guò)數(shù)值仿真分析設(shè)計(jì)了荒坯結(jié)構(gòu)。②工藝參數(shù)是影響鍛件成形質(zhì)量（尤其是成形力）的關(guān)鍵因素，通過(guò)有限元技術(shù)研究了不同始鍛溫度、模具溫度、壓機(jī)速度以及潤(rùn)滑條件對(duì)鍛件終鍛成形載荷的影響規(guī)律。研究發(fā)現(xiàn)：適當(dāng)?shù)奶岣呤煎憸囟取⒛＞邷囟?，改?/p>

4、潤(rùn)滑狀況可以有效的降低終鍛成形載荷，壓機(jī)速度過(guò)低或過(guò)高都會(huì)使成形載荷增大。③選取鍛件中的十字型截面，通過(guò)彈塑性有限元技術(shù)研究過(guò)渡圓角、筋頂處不同冷變形量對(duì)鍛件內(nèi)部殘余應(yīng)力的影響規(guī)律。對(duì)比分析發(fā)現(xiàn)，圓角過(guò)渡區(qū)4％的冷變形量可以有效的消除鍛件內(nèi)部的殘余應(yīng)力。④研究了空氣、水、鹽水以及不同濃度的PAG聚合物對(duì)7050鋁合金試樣殘余應(yīng)力的影響。不同介質(zhì)淬火后試樣合金中的第二相粒子體積分?jǐn)?shù)以及形貌分布有顯著差異，經(jīng)T74時(shí)效處理后試樣的力學(xué)性能也