7A04铝合金接头等温锻造成形工艺研究

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1、制造技术研究2015年10月第5期7A04铝合金接头等温锻造成形工艺研究王兵李建洲张龙飞王恒强周世杰魏博深李彦忠（首都航天机械公司，北京100076）摘要：以7A04铝合金接头零件为研究对象，基于DEFORM-3D数值模拟技术，研究其等温锻造成形工艺，介绍了接头的成形过程，探讨了金属流动的特点。说明了模拟结果中的载荷、变形均匀性及场流情况。最后采用物理实验的方法对成形的工艺参数进行研究并研制出满足要求的锻件产品。研究结果表明：数值模拟的结果与实际物理实验的结果吻合度高。关键词：等温锻造成形；数值模拟；7A04；

2、实验研究StudyonFormingProcessofIsothermalForgingof7A04AlumimumAlloyJointWangBingLiJianzhouZhanglongfeiWangHengqiangZhouShijieWeiBoshenLiYanzhong(CapitalAerospaceMachineryCompany,Beijing100076)Abstract：Theisothermalforgingprocessofthe7A04aluminumalloyjointcompone

3、ntisinvestigatedbyboththenumericalsimulationtechnologywithDEFORM-3Dandthephysicalexperiment.Theformingprocessofthecomponentisintroducedandexplained.Themetalflowcharacteristicsareresearchedanddiscussed.Accordingtothesimulationresults,theformingforce,theunifor

4、mityofthedeformationandthefieldflowarerevealedandexplained.Thephysicalexperimentsareconductedtoresearchtheprocessparameterstoo,andtheforgingcomponentmeetingtherequirementsisproduced.Itshowsthattheresultsofthenumericalsimulationandthepracticalphysicalexperime

5、ntareingoodconsistencewitheachother.Keywords：isothermalforging；numericalsimulation；7A04；experimentalresearch[1～4]1引言的技术。7A04高强铝合金的变形抗力比较大，流动性差，对变形速度比较敏感。以某航天产品上的随着航天技术的发展，产品构件的设计在整体7A04接头零件为研究对象，采用DEFORM-3D有限元化、轻质化方面有了更高的要求。高性能的铝合金模模拟软件对接头的等温锻造成形过程进行数值模拟锻件可以

6、从材料和生产周期等方面实现零件轻质化。分析研究，并进行实际物理实验。最后结合两种分析在传统的模锻工艺中，由于超硬铝材料变形程度难，方法的结果，制定了接头零件的等温锻造成形方案与成形过程中易出现“缺肉”、穿流、折叠等缺陷。同工艺参数。时零件表面质量及性能差，需全部经过机加工保证尺寸精度。在等温锻造成形中，成形模具与坯料的温度2成形工艺及方案制定基本相同，可以有效地避免常规模锻工艺中的冷模效应，降低成形过程中金属坯料的变形抗力，提高金属公司前期接头零件采用自由锻造的方法进行毛坯料在模膛中的流动性，利于高筋、薄壁锻件

7、的整体坯的生产，然后通过机械加工生产此零件。由于接头成形，使得等温锻造成形成为一门被重点关注和研究为薄壁结构零件，最小壁厚6mm，在机加工过程中极作者简介：王兵（1986-），工程师，材料加工专业；研究方向：锻造。收稿日期：2015-04-1330制造技术研究航天制造技术易产生变形，零件的尺寸精度不容易保证，同时生产金属在成形的过程中，与模膛的接触产生摩擦，效率及材料利用率极低。采用传统的模锻成形工艺，不同时刻下与模膛的接触面积大小、压力分布形式等零件的尺寸公差仍需要大量的机加工序保证，在模锻都是随之变化的，对

8、于这类边界条件复杂的高度非线过程中薄壁边角处易出现充不满现象，即所谓的“缺性问题，选择Coulomb摩擦模型，金属和模膛之间的肉”现象，此缺陷致使零件报废。润滑为热态方式，同时假设摩擦因子在整体成形过程[7]为此，希望借助于开展等温精密锻造成形技术的中恒定，始终为0.3。研究，直接通过锻造的方式成形出接头零件毛坯，然3.3数值模拟过程后通过极少量机加工序成形出最终零件。借助数值模接头在