大型多筋薄腹板鋁合金構件成形技術及淬火工藝研究.pdf

1、隨著航空航天工業(yè)的迅猛發(fā)展，構件輕量化、大型化、整體化的需求日益迫切。作為重要的結構材料，鋁合金因其質輕等特點而被廣泛用于航空領域。為了進一步減重，構件鋁合金通常被設計筋板狀結構，這類鍛件在成形過程中容易出現(xiàn)充填不均勻、穿流、載荷過大等問題。由于尺寸通常較大且結構復雜，在熱處理淬火過程中，鍛件內部會產生很大的殘余熱應力，致使其在后續(xù)機加工時發(fā)生變形，降低了其尺寸穩(wěn)定性。針對上述問題，以某大型多筋薄腹板的7050鋁合金構件為對象，借助CA

2、D三維造型軟件設計其鍛件和預終鍛模具結構，通過CAE有限元軟件對預、終鍛成形過程進行數(shù)值仿真，預測成形過程中可能出現(xiàn)的問題，針對這些問題及時作出優(yōu)化調整。同時，借助CAD/CAE軟件研究鍛件冷壓消除殘余應力的工藝，結合試驗探索不同淬火介質（濃度）對鍛件殘余應力以及組織性能的影響。
　　本研究主要內容包括：①分析了零件的結構特征，基于三維造型軟件設計了冷鍛件圖，針對鍛件的結構特點設計了成形工藝路線，并初步建立起終鍛成形有限元模型。根

3、據(jù)有限元仿真結果分析了鍛件成形充填性能、速度場以及成形載荷，針對成形載荷過大的問題提出了預鍛坯結構的優(yōu)化方案，通過CAE分析最終確定了鏤空式結構的預鍛坯方案。然后，借助CAD/CAE軟件建立其預鍛成形有限元模型，并通過數(shù)值仿真分析設計了荒坯結構。②工藝參數(shù)是影響鍛件成形質量（尤其是成形力）的關鍵因素，通過有限元技術研究了不同始鍛溫度、模具溫度、壓機速度以及潤滑條件對鍛件終鍛成形載荷的影響規(guī)律。研究發(fā)現(xiàn)：適當?shù)奶岣呤煎憸囟?、模具溫度，改?/p>

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