大型铝合金航空模锻件局部加载成形工艺研究

提出了超大规格铝合金航空模锻件局部加裁成形工艺方案,利用三维有限元软件Deform-3D对锻件分段局部加载成形载荷、两道次之间变形量分配、变形均匀性进行了仿真分析.结果表明:大型锻件局部等温加载工艺可有效降低成形载荷,最大锻造压力均可控制在300MN以内,局部加载2个道次较适合超大规格航空模锻件生产;各道次成形过程锻件温度场均匀,平均等效应变值达到3.6,锻件变形充分;第1道次变形量为40％时锻件等效应力分布最均匀,上模所受侧移力最小;总变形量为55％、第一道次取40％,第2道次取15％时是该锻件等温局部加载最优变形工艺.     

航空接头锻件低速等温模锻成形及其塑性变形微观机理

采用低速等温模锻工艺制备7A85铝合金航空接头锻件,并对其在低速等温条件下塑性变形的微观机理进行分析。结果表明:低速等温模锻工艺有利于航空接头锻件的塑性成形,锻件成形质量良好,且锻件内部显微组织细小均匀。在低速等温变形条件下,晶界滑移是航空接头锻件塑性变形的主要机制,而扩散蠕变是晶界滑移的主要因素。基于空位扩散理论,建立7A85铝合金航空接头锻件在极低变形速度条件下的塑性变形本构方程,为低速等温锻造工艺提供理论指导。     

基于Pro/ENGINEER二次开发的筋板类锻件预成形设计

提出一种高筋薄壁类航空锻件预锻成形设计新方法,建立了典型的H型预锻截面数学模型,在Pro/EN-GINEER平台上二次开发了界面友好的预成形设计软件,应用DEFORM-3D有限元软件模拟典型结构件预锻及终锻过程,研究了预成形设计对模锻件变形均匀性及成形载荷的影响。结果表明,预成形设计能使锻件金属流动更加合理,锻件内部的变形更加均匀,同时能降低锻造过程的成形载荷。     

微车曲轴锻造工艺开发及模具设计

以微车内燃机用曲轴的成形工艺开发为目的,分析了该规格曲轴成形可行性及工艺难点,设计了预、终锻件形状及预、终锻模具结构.在预锻件平衡块的内侧设计了厚度为15mm的工艺连皮,预、终锻模具设置了阻力墙结构,上述两项工艺改进有效的保证了终锻件的成形效果.利用金属塑性成形仿真软件DE-FORM-3D,对改进的工艺进行仿真分析,仿真结果有效的验证了工艺方案.模拟预测了预、终锻成形力分别为39.9MN,终锻为56MN.设备63MN有富余.模拟显示终锻件的平衡块顶端完全充满.基于模拟验证的工艺和设计的模具进行生产试制,经检测曲轴锻件产品的尺寸及性能完全达到了设计要求.     

细长变截面非轴对称工件模锻模具优化设计北大核心CSCD

提出采用辊锻后模锻工艺生产细长变截面非轴对称剑条,并采用有限元法分析剑条的模锻过程。以剑条最复杂截面的模锻过程为研究对象,对比了一道次模锻成形和两道次模锻成形过程中金属材料的流动规律。结果表明:一道次模锻成形过程中,金属材料变形量大且分布不均匀,最大等效应变区域的最大主应力为拉应力,该区域易产生裂纹;预锻和终锻两道次成形后,锻件截面最大等效应变和等效应变的标准差均较大幅度降低。通过正交实验对预锻模具结构开展优化,结果表明,上模凹槽深度对锻件横截面等效应变分布的影响最为显著。与一道次模锻成形相比,预锻模具优化后二道次成形锻件的最大等效应变和等效应变的标准差均显著降低。将上述优化方法用于剑条模锻模具其他截面的设计,制造出了满足实际生产需求的模锻模具。     

基于计算机仿真技术的大型铝合金锻件的成形均匀性分析

通过对大型铝合金锻件特点及成形工艺分析,设计出两种预制坯。并使用有限元软件对锻件成形过程进行了模拟,分析了不同预制坯对成形载荷、应力应变均匀性、晶粒均匀性和成形后飞边分布的影响。结果表明,采用预制坯2成形有利于提高坯料的流动均匀性,能较好地改善成形的均匀性,消除成形中可能出现的缺陷。结果得到了实验验证。     

航空发动机铝合金筒体关键件锻造成形工艺

以某航空发动机2A70铝合金筒体关键零部件为研究对象,此锻件在实际生产中经常出现毛边边角部开裂,且裂纹延伸至锻件本体,从而导致材料合格率不高。针对此问题,将压扁预制坯改进为挤压预制坯,再进行终锻,此外建立了现行的压扁+终锻工艺以及改进的挤压+终锻工艺的三维有限元模型,并对其成形过程进行分析。通过模拟结果显示,采用预挤压再进行锻压终成形的方式减少了角部的应力、应变集中以及出现裂纹和孔洞的问题,且变形分配更加合理。实验结果表明,采用挤压+终锻的工艺不仅减少了现行的压扁+终锻工艺成形过程中非加工表面折叠、毛边处开裂的问题,而且终锻件各部分晶粒大小分布均匀,并且将此锻件的材料利用率由51%提高到了79.5%以上。     

微车曲轴锻造工艺开发及模具设计

以微车内燃机用曲轴的成形工艺开发为目的，分析了该规格曲轴成形可行性及工艺难点，设计了预、终锻件形状及预、终锻模具结构。在预锻件平衡块的内侧设计了厚度为15mm的工艺连皮，预、终锻模具设置了阻力墙结构，上述两项工艺改进有效的保证了终锻件的成形效果。利用金属塑性成形仿真软件DE-FORM＊3D，对改进的工艺进行仿真分析，仿真结果有效的验证了工艺方案。模拟预测了预、终锻成形力分别为39．9MN，终锻为56MN，设备63MN有富余。模拟显示终锻件的平衡块顶端完全充满。基于模拟验证的工艺和设计的模具进行生产试制，经检测曲轴锻件产品的尺寸及性能完全达到了设计要求。     

基于类等势场法的轮盘锻件预成形多目标优化设计

以轮盘类锻件为例,结合数值模拟与优化算法,研究基于类等势场法的锻件预成形多目标优化设计。首先,模拟分析坯料在预锻和终锻过程中的充填情况、变形均匀性和成形载荷,发现存在充填不足、折叠等缺陷。然后,以锻造充填率为响应值,基于静电场模拟结果进行响应面分析,获得预锻件最佳体积比和等势线取值范围。最后,以电势值为设计变量,对锻件预成形进行基于变形均匀性和终锻成形载荷的多目标优化设计,最终得到电势值取0.2370 V时为最优解。结果表明,优化后锻件充填效果良好,无折叠等缺陷,等效应变方差由0.4000降为0.1945,应变分布更为均匀,终锻成形载荷由1.22×10⁵ kN降为9.71×10⁴ kN,优化效果显著,可为同类锻件的生产提供借鉴和理论指导。     

基于DEFORM-3D的高压油轨热锻工艺数值模拟及晶粒度预测

基于DEFORM-3D软件对高压油轨的热锻工艺进行了数值模拟,通过对成形载荷曲线、温度场、等效应力场、等效应变场的分析,预测了热锻过程中锻件的晶粒度,并制定了高压油轨的热锻工艺参数。结果表明：在加热坯料至1150℃后预锻,机械式压床压机速率为每秒0.5周期的下压条件下,型腔充填饱满、锻件晶粒度均匀。通过实际热锻实验、金相实验以及Image-Pro Plus软件,验证了模拟中对于锻件晶粒度预测的准确性,锻后锻件主体的晶粒度为7～8级,晶粒致密、均匀,锻后通过固溶处理,提高了零件强度,改善了塑性和韧性。证实了在该工艺方案下能够得到充型良好、组织均匀的锻件,对高压油轨的实际热锻生产有着指导意义。