鎂合金支撐梁等溫半閉式模鍛成形工藝仿真與實驗研究.pdf

1、變形鎂合金具有重量輕、比強度與比剛度高、抗震性好等一系列優(yōu)良特征，已成為航空航天構件制造重要的結構材料。然而，鎂合金在塑性變形過程對變形溫度及變形速率極為敏感，常規(guī)的變形工藝容易導致材料脆裂缺陷。本文針對某型號直升機支撐梁選用AZ80變形鎂合金的制造需要與結構特征，提出采用等溫半閉式模鍛工藝成形鎂合金支撐梁，開展了等溫半閉式模鍛成形工藝與實驗研究，取得了如下研究成果:
　　(1)根據(jù)鎂合金支撐梁零件的結構特征，設計了階梯型結構的支

2、撐梁鍛件，分析了沿鍛件外輪廓進行階梯分模的開式結構和沿鍛件上表面進行平面分模的半閉式結構對材料流變的影響。研究結果表明:采用半閉式結構模具成形鎂合金支撐梁，鍛件變形更充分、均勻，流動順暢;飛邊少，節(jié)省材料，鍛坯體積較開式結構的鍛坯減輕了4.7％;坯料為長方體自由鍛方坯，形狀簡單，無需預鍛，生產(chǎn)效率高。
　　(2)利用Deform-3D仿真軟件開展了鎂合金支撐梁成形工藝仿真，研究了不同工藝參數(shù)對材料流變的影響。仿真結果表明:提高模具

3、溫度至380℃等溫鍛造工藝條件，可使鎂合金支撐梁獲得良好的塑性，鍛件溫度及有效應變分布均勻，成形載荷小;成形速度降低至0.1mm/s時，鍛件變形溫升小，溫度分布均勻，且鍛坯充分軟化，成形載荷小;減小摩擦系數(shù)可降低成形載荷，提高有效應變分布的均勻性;采用變速度等溫模鍛工藝可顯著降低成形載荷，提高鍛件變形均勻性與成形效率。
　　(3)在40MN數(shù)控等溫鍛造液壓機上開展了鎂合金支撐梁工藝實驗研究。成功研制出無鍛造裂紋的鎂合金支撐梁模鍛件

4、，并形成了該鍛件穩(wěn)定批次生產(chǎn)工藝文件，表明本文提出的鍛件設計方案及等溫鍛造工藝能有效解決鎂合金塑性變形易開裂的難題。半閉式等溫鍛造工藝大幅提高了材料利用率，縮短了鍛造工藝流程。
　　(4)開展了鎂合金支撐梁鍛件組織分析與力學性能測試，結果表明:鍛件晶粒尺寸越細小，抗拉強度越高;變形量較充分部位平均晶粒尺寸較細小，鍛件底部有效應變達到0.912時，獲得了細小均勻的再結晶組織。支撐梁鍛件底部為主要承力部位，底部縱向抗拉強度394MPa