某大型航空铝合金锻件局部加载成形质量控制

以某大型铝合金航空锻件为对象,针对整体一次加载成形时载荷过大的问题,提出了局部加载成形工艺方案,利用有限元法对锻件分段局部加载成形充填和载荷、多道次之间变形量分配及各道次加载顺序进行了研究。结果表明:该铝合金大锻件采用整体加载方案时,最大成形载荷为400 MN,超过了现有设备能够提供的载荷;采用局部加载3段2道次成形时,每道次成形载荷均可控制在300 MN以内,第1道次上下模具停止距离为55 mm,且加载方式为从锻件中间往两边加载,能够获得填充完整的锻件,满足现有设备要求。     

多道次加载下TC6钛合金作动筒等温锻造成形规律

对TC6钛合金作动筒锻件进行单/双/三道次加载成形路径分析,以单道次加载成形中的载荷剧增处为转变点,并在该处改变凸模加载速度,采用双道次和三道次对作动筒进行加载成形规律研究。通过平均成形载荷与成形时间之比来表征成形效率,并对比得出较好的加载成形路径,研究该加载路径下的成形载荷大小与材料流动规律,结果表明：通过对比成形效率得出平均载荷较小、成形效率较高的3种多道次加载路径。从材料流动角度分析了单道次压下量为13%时载荷剧增是由于凸模顶端的水平面与工件开始接触,材料流动变慢导致的;而在压下量为72%时载荷增加是因为工件已经和凹模底部开始接触,大量材料继续向侧向实心凸起处流动,少量材料向上反挤成形作动筒的上端。最后,通过实验与模拟验证表明,作动筒锻件在双道次加载路径下的筒体成形良好,底部实心凸起处充填饱满。多道次加载能够发挥钛合金的超塑性能,提高成形效率,精确塑性成形。     

变形工艺参数对钛合金框锻件等温成形变形均匀性的影响

基于Deform 3D平台,对钛合金大型框锻件等温成形过程进行了数值模拟,分析研究了变形工艺参数(变形温度、变形速度及摩擦)对变形均匀性的影响。引入变形均匀性参数对变形均匀性进行分析,结果表明:变形工艺参数对TC4钛合金大型框锻件等温成形过程具有显著影响,在锻件成形过程中应适当增加变形温度、降低加载速度和保持良好的润滑条件,以期提高坯料变形的均匀性。     

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。     

钛合金筋板件等温局部加载模具应力分析

等温局部加载成形技术为航空航天复杂筋板类大型整体构件的成形提供了一种新的途径,但由于构件尺寸大,其成形温度高、时间长、载荷大等工艺特点,对模具提出了更高的要求。文章针对TA15钛合金典型环形高筋薄腹特征结构件等温局部加载成形,分析了等温局部加载模具的结构特点和可能的失效形式,并在此基础上采用DEFORM 3D有限元软件,对成形时模具应力进行了研究,获得了模具载荷和应力分布规律,并进一步分析了模具凹圆角半径和锻件筋条宽度对模具应力的影响。结果表明,等温局部加载成形模具的失效形式,主要为应力集中引起的脆性断裂;加载分区边界附近模具应力较小,离分区边界越远模具应力越大,且应力峰值出现在宽度较小的环形筋型腔凹角处;模具型腔各部分材料填充能力的不一致,是导致模具应力不均匀、局部出现应力集中的主要原因;增大模具凹圆角半径,模具应力降低程度较小,而通过合理的锻件几何尺寸设计,可以改善模具型腔的充填性,能更有效地降低模具应力的不均匀性和应力峰值。文章的研究结果可为等温局部加载成形模具的设计提供参考。     

TA15合金大型筋板件等温局部加载晶粒尺寸演化研究

随着航空工业的迅速发展,大飞机和新一代军机的研制,钛合金大型筋板件的应用日益广泛,等温局部加载技术为该类构件的成形提供了新的途径。然而,等温局部加载成形是一个多因素耦合作用下的复杂成形过程,工艺参数控制不当将产生粗晶、组织不均匀等缺陷。为此,文章采用内变量法,建立了TA15合金高温变形微观组织演化物理模型,并与有限元软件DEFORM 3D结合对TA15合金筋板件等温局部加载成形过程等轴α相晶粒尺寸演化进行数值模拟。结果表明,锻件先加载区、后加载区及变形过渡区晶粒尺寸基本一致;随着温度的升高,锻件等轴α相晶粒尺寸平均值,呈先减小,后增加的趋势;锻件等轴α相平均晶粒尺寸随模具运动速度增加,先快速减小,后趋于平缓,较大的模具运动速度易造成组织不均匀性增加;采用只局部加载的加载方式,可以获得比采用先局部后整体的加载方式,更均匀细小的组织。     

筋板类锻件等温精密成形技术研究

主要研究筋板类锻件等温精密成形技术.针对典型筋板类锻件,设计了不同形式的局部加载垫板进行局部加载,通过局部加载技术控制腹板处多余金属的流动方向和距离,避免产生折迭、充不满等缺陷,并且利用等温变形条件改善金属充填质量和降低模压力.实验结果表明局部加载等温成形技术可以有效地控制金属的变形流动,提高筋板类锻件的成形质量.     

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Simufact数值模拟的2A70铝合金模锻成形及工艺优化

采用Simufact模拟软件对2A70铝合金模锻件成形过程进行模拟以及采用3T模锻锤对该锻件进行生产,研究了该锻件垂直分模面位置等效应变对低倍组织的影响。结果表明:2A70模锻件垂直分模面部位低倍组织晶粒尺寸与Simufact软件进行变形模拟后等效应变具有相同分布特征;2A70铝合金在较大变形和临界变形范围内均产生粗大晶粒,最优变形窗口等效应变为0.2～0.8;采用优化后的坯料尺寸及锻造工艺参数可生产出均匀细小晶粒的2A70铝合金模锻件。     

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。