7050鋁合金T形截面高筋薄壁鍛件成形工藝優(yōu)化及多級時效研究.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，為了進一步減重，鋁合金鍛件被設計為具有筋板結構，因而被廣泛應用于航空航天制造業(yè)，此類鍛件成形時易出現(xiàn)充不滿和成形載荷大以及熱處理綜合性能（力學性能和耐腐蝕性能）不高的問題,并進一步提高材料利用率。本課題以重慶大學和西南鋁業(yè)集團有限公司合作開發(fā)的某飛機舷窗鍛件為研究對象，利用有限元模擬軟件Deform對舷窗鍛件成形性質量缺陷（充

2、不滿，流線紊亂等）以及成形載荷大進行分析，優(yōu)化坯料形狀尺寸以及成形工藝參數(shù)，對優(yōu)化后的參數(shù)進行模擬驗證，設計等溫成型模具及加熱系統(tǒng)。同時，借助實驗的方法研究不同的時效熱處理制度對7050鋁合金力學性能、抗晶間腐蝕和電化學腐蝕性能的影響規(guī)律，進而提高鍛件綜合性能。
　　本研究主要內容包括：①闡述國內外對鋁合金高筋薄壁類鍛件成形工藝以及時效熱處理的研究現(xiàn)狀。建立舷窗零件三維模型，并對鋁合金舷窗鍛件的結構及工藝性進行分析，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，結合舷窗熱鍛件模型初步設計熱鍛模具。②分析舷窗鍛件一次整體成形金屬流動情況，筋部充填性和成形載荷。優(yōu)化坯料形狀尺寸，針對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)對鍛件筋部充填性能和成形載荷的影響規(guī)律，確定各個參數(shù)合適的取值范圍。③采用有限元模擬軟件Deform-2D和響應面優(yōu)化方法相結合的方

4、式，建立關于坯料寬度、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，并對得到的優(yōu)化參數(shù)進行模擬驗證。模擬分析模具應力分布情況，并完成了舷窗等溫模具的設計以及加熱系統(tǒng)的初步設計，根據(jù)模具應力分布，提出了模具制造方案。④揭示了不同時效熱處理制度對7

5、050鋁合金綜合性能的影響。研究發(fā)現(xiàn)峰值時效(T6)處理后的試樣其強度和延伸率均高于二級時效(T74)試樣，回歸再時效(RRA)處理試樣的強度與 T6時效試樣相當甚至比其更高，然而 RRA處理后的試樣的延伸率更低，隨著回歸再時效時間的進一步延長，回歸再時效處理的試樣強度和延伸率均有所減小。T74和RRA時效處理后的試樣比T6時效后的試樣有更好的抗晶間腐蝕和抗電化學腐蝕性能，而經(jīng)過預拉伸時效后的試樣（T651和RRA51-60），其抗晶間