【摘要】：針對(duì)某鋁合金航空鍛件熱鍛成形中出現(xiàn)的充填不滿、流線穿流、變形不均勻等缺陷問(wèn)題,以x_1(坯料高寬比)、x_2(坯料溫度)、x_3(成形速度)、x_4(摩擦因數(shù))為優(yōu)化變量,采用響應(yīng)面法結(jié)合有限元數(shù)值模擬對(duì)鍛件成形多目標(biāo)工藝參數(shù)優(yōu)化進(jìn)行研究。根據(jù)試驗(yàn)設(shè)計(jì)結(jié)果分別建立3個(gè)目標(biāo)函數(shù)的二階分析模型,得到的回歸模型預(yù)測(cè)精度較高,能較好地描述3個(gè)目標(biāo)函數(shù)關(guān)于設(shè)計(jì)變量的響應(yīng)。通過(guò)分析建立的響應(yīng)面3D和2D優(yōu)化圖,采用MATLAB軟件對(duì)試驗(yàn)參數(shù)進(jìn)行進(jìn)一步的優(yōu)化。研究結(jié)果表明:鍛件成形最優(yōu)工藝參數(shù)如下:x_1為1.3、x_2為450℃、x_3為6 mm/s、x_4為0.3。將優(yōu)化后的最優(yōu)工藝參數(shù)應(yīng)用到后續(xù)的實(shí)際生產(chǎn)驗(yàn)證,鍛件成形缺陷得到有效消除,證明該優(yōu)化方法有效。
【圖文】：

thod,RSM)的優(yōu)化方法。該方法是一種能夠同時(shí)確保鍛件充填飽滿、鍛件不出現(xiàn)穿流缺陷以及鍛件組織變形均勻的協(xié)同優(yōu)化方法，是一種典型的多學(xué)科設(shè)計(jì)方法[1112]，可以把鍛件充填性能、組織流線、成形均勻性等各個(gè)指標(biāo)進(jìn)行多目標(biāo)的平衡和優(yōu)化。1鍛件成形缺陷鍛造試驗(yàn)在某鋁加工廠300MN水壓機(jī)上進(jìn)行，坯料材料為7050鋁合金，鍛件成形工藝的步驟為自由鍛制坯—預(yù)鍛—終鍛。坯料初始溫度為450℃，模具預(yù)熱溫度為350℃，液壓機(jī)工作速度為8mm/s，保壓時(shí)間5min。鍛造后，對(duì)鍛件進(jìn)行T6熱處理，熱處理完后鍛件局部示意圖如圖1所示。從圖1(a)可知：在鍛件中間加強(qiáng)筋部位出現(xiàn)充填不滿缺陷。沿鍛件筋板處將鍛件分成兩半，對(duì)鍛件剖面進(jìn)行打磨，用NaOH溶液及HNO3溶液進(jìn)行堿蝕、酸洗得到如圖1(b)所示鍛件流線，圖1(c)所示為剖面局部示意圖。結(jié)合圖1(b)和圖1(c)可知：鍛件在H形筋的根部圓角與腹板間形成了穿出流線，沿水平方向流向飛邊槽的金屬切斷原有金屬流線，造成穿流缺陷。在鍛件剖面不同位置選擇7個(gè)采樣點(diǎn)，取金相試樣進(jìn)行粗磨、拋光，用配方比(體積比)為V(HF):V(HCl):V(HNO3):V(H2O)=(a)鍛件充填情況；(b)鍛件剖面組織流線；(c)鍛件穿流區(qū)域放大圖；(d)取樣點(diǎn)晶粒粒徑圖1熱模鍛后鍛件示意圖Fig.1Typicallocalschematicdiagramsofcomponentafterhotforging

４油?可以看出：當(dāng)變量x2=0，x4=0時(shí)，組織流線γ的響應(yīng)值隨變量x1，x3的變化情況，隨著變量x1的增加，目標(biāo)γ的響應(yīng)值降低，但是當(dāng)變量x1＞1后，目標(biāo)響應(yīng)值又開始增加。對(duì)于變量x3，在x1＜0時(shí)，目標(biāo)響應(yīng)值隨著變量x3的增加而減小；在x1＞0時(shí)，目標(biāo)響應(yīng)值隨著變量x3的增加而增加。當(dāng)1＜x1＜1，1＜x3＜1時(shí)，響應(yīng)值可將至1.6左右。圖4所示為x2=0，，x3=0時(shí)響應(yīng)目標(biāo)函數(shù)ξ關(guān)于變量x1和x4的三維曲面圖和等值線圖。從圖4可知：成形均勻性ξ的響應(yīng)值隨著變圖2x1=0，x3=0時(shí)目標(biāo)函數(shù)η關(guān)于變量x2和x4的等值線圖Fig.2Contourmapofresponsevalueofηwhenx1=0,x3=0圖3x2=0，x4=0時(shí)目標(biāo)函數(shù)γ關(guān)于變量x1和x3的等值線圖Fig.3Contourmapofresponsevalueofγwhenx2=0,x4=0圖4x2=0，x3=0時(shí)目標(biāo)函數(shù)ξ關(guān)于變量x1和x4的等值線圖Fig.4Contourmapofresponsevalueofξwhenx2=0,x3=0

【參考文獻(xiàn)】

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