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浅谈盘饼状锻打件的成型工艺
- 2022-03-12-

  铝合金盘饼状锻打件广泛应用于航空航天领域,近年来,为了减少重量,这些零件大多被设计为形状复杂的整体结构零件,对锻造精度和组织性能的要求越来越高。对于一些重要的受力构件,还需要根据锻件的几何形状分布锻件的流线。上述要求使得形状复杂的铝合金盘状和饼状锻件的制密成形过程更加复杂和困难。由于铝合金的锻造温度范围较窄,通常只有70℃,如果温度过低或操作时间过长,坯料温度(尤其是长耳、薄腹板和高肋处)会迅速下降,这不仅会增加材料的变形抗力,降低材料的塑性,还会产生粗晶、表面和内部裂纹、折叠等缺陷,因此不能满足航空航天领域对锻件的要求。等温模锻相当适合成形形状复杂的制密锻件,锻打件的金相组织均匀,性能良好。

  等温模锻是一种可以实现少切屑加工和制密成形的新工艺。其主要特点是:在模锻开始时,模具和不良材料具有相同的温度,锻压机按预先选定的低值施加压力,并根据坯料的变形阻力自动调整压力机的速度。该工艺相当适合锻造形状复杂、投影面积大的零件,因为变形率相当低,且工件与环境温度保持长时间隔离,可以将温度变化降到越低。由于复杂锻件的成形是一个相当复杂的金属流动过程,如果工艺方法不当,即使采用等温锻造方法,也会出现折叠、流线紊乱等缺陷,严重时会出现通流和通补强,这将相当大地影响锻打件的使用性能。计算机的应用,格外是有限元数值模拟,为等温锻造工艺方案的制定和工艺参数的优化提供了重要的帮助。有限元数值模拟已成为产品制造业不可缺少的辅助工具。

  以复杂盘饼铝合金锻件为例,采用试验与有限元数值模拟相结合的方法,研究了该类锻件等温制密模锻成形过程及变形规律。通过对铝合金环形座椅模拟器的仿真和试验,得出如下结论:

  (1)在模锻后期,型腔金属过剩和金属沿径向流动过快是复杂盘形和饼状锻件折叠和流线紊乱的主要原因。制坯前应进行严格的毛坯计算,预制件上的体积分布应与终锻的体积分布相匹配,以防金属流动不均匀造成折叠、流线紊乱等缺陷。

  (2)模锻时应避免剪切变形,以避免粗晶缺陷。

  (3)不合理的预锻工艺是终端锻打件产生流线型露头缺陷的主要原因。在预锻过程中,应增加镦粗变形或增加不良材料与模具接触面之间的摩擦阻力,以获得更多的径向流线,从而防范流线露头的发生。

浅谈盘饼状锻打件的成型工艺