【摘要】：武器裝備的輕量化可以提高其整體的戰(zhàn)斗性,對中遠(yuǎn)距離精確打擊有著至關(guān)重要的意義。目前,鋁合金被廣泛用于武器裝備的輕量化中,本文研究的鋁合金帶枝椏線軸形構(gòu)件是某飛行器上的核心部件,屬于較難成形的一種。本構(gòu)件是尺寸較大的薄壁件,不僅腰身高徑比很大,而且上下部均存在數(shù)量較多的枝椏凸起,同時(shí)口部直徑還小于筒身直徑,加之鋁合金可擠壓性低、塑性較差,這幾大難點(diǎn)決定了其成形難度較大。本文提出了熱擠壓成形工藝并選用2A12硬鋁合金作為成形材料進(jìn)行了全面的有限元仿真模擬和試驗(yàn)研究�；跇�(gòu)件特點(diǎn),本文選取比較關(guān)鍵的終成形工步對初定的兩種成形方案展開討論,對其進(jìn)行了結(jié)果對比和缺陷成因的分析,在吸取前兩者經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上制定了新的成形方案并進(jìn)行了模擬分析。利用數(shù)值模擬探討了擠壓溫度和速度對成形的影響,對成形過程中擠壓溫度的陡升和擠壓速度的微小波動(dòng)進(jìn)行了驗(yàn)證。分析了兩種縮口變形方法的區(qū)別,并從縮口入模角θ、上圓角R和坯料直壁與內(nèi)支撐壁的夾角α三個(gè)關(guān)鍵位置對工藝進(jìn)行了優(yōu)化,創(chuàng)新性的提出了一種分瓣式內(nèi)外支撐縮口擠壓成形方法和模具,重點(diǎn)研究了不同分瓣模數(shù)量所組成的不同間隙對構(gòu)件內(nèi)表面的影響。對構(gòu)件進(jìn)行了擠壓試驗(yàn),并對產(chǎn)品展開拉伸性能測試。通過這一系列的工作得到了如下結(jié)論:(1)本成形工藝路徑為:下料→底部八角法蘭盤成形→沖孔→縮口→頂部四角法蘭盤成形→熱處理→機(jī)械加工。(2)確定了底部八角法蘭盤成形工步的最佳擠壓溫度和速度分別為440℃和1mm/s,縮口和頂部四角法蘭盤成形工步的最佳擠壓溫度分別是450℃和460℃,擠壓速度都是1mm/s。擠壓溫度的陡升和擠壓速度的微小波動(dòng)對擠壓成形結(jié)果的影響較小,可以忽略。(3)發(fā)現(xiàn)首次縮口軸向行程先到達(dá)指定位置,后續(xù)縮口徑向再緩慢到達(dá)指定位置的方法可以有效減少軸向載荷,防止缺陷的發(fā)生。在對縮口入模角θ模擬時(shí)發(fā)現(xiàn)“曲線救國”即對大行程的縮口進(jìn)行成形角度的多次轉(zhuǎn)換可以有效的減少擠壓過程中的鐓粗現(xiàn)象;上圓角R越大,后續(xù)縮口的凸模與坯料的接觸時(shí)間越少,成形載荷和缺陷發(fā)生幾率越低;坯料直壁與內(nèi)支撐壁的夾角α的角度增大可以有效減少終成形載荷,但隨著角度的增大,減弱程度變小。得到內(nèi)支撐最佳分瓣數(shù)量為5。(4)擠壓試驗(yàn)獲得了合格的產(chǎn)品。材料的抗拉強(qiáng)度和伸長率顯著提高,最小值分別達(dá)到了434.33MPa和12.03%,遠(yuǎn)超原始坯料性能。擠壓試驗(yàn)基本成功,對類似構(gòu)件的擠壓成形具有很高的參考價(jià)值。
【學(xué)位授予單位】：中北大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TG379
【圖文】：

和意義輕量化可以提高其整體的戰(zhàn)斗性，對當(dāng)今中遠(yuǎn)距離打鋁合金有著優(yōu)良的綜合性能、比較成熟的制造工藝和航天、軍事、汽車、手機(jī)等領(lǐng)域。而鋁合金帶枝椏構(gòu)出的類似樹枝的部分），如圖 1.1 所示，是武器裝部帶有的加強(qiáng)筋、深水魚雷的外部凸臺(tái)、行星輪的品中十分常見且應(yīng)用非常廣泛，但由于傳統(tǒng)成形工[6-8]，不可避免的會(huì)存在金屬流線不完整、焊接裂紋了零件的性能，不能滿足零件服役條件且生產(chǎn)效率低右，這直接導(dǎo)致生產(chǎn)成本很高[13]。因此其如何能夠軍工、民用工業(yè)等部門研究的重點(diǎn)，而復(fù)雜帶枝椏帶枝椏構(gòu)件的加工方法提出了更高的要求。

中北大學(xué)學(xué)位論文變形細(xì)化主要是使用擠壓、軋制等變形工藝使晶粒變細(xì)小。在加工形時(shí)的溫度、速度，可以有效控制最終成形時(shí)的晶粒組織和大小，性能[22]。現(xiàn)在為了突破傳統(tǒng)變形工藝真應(yīng)變量較小的限制，研究出，即對材料產(chǎn)生劇烈剪切變形，如縮徑擠壓、等徑擠壓、擴(kuò)徑擠壓示為常用擠壓方法和新型擠壓方法。

北、東北和西南三大鋁加工廠家為主到現(xiàn)在已發(fā)展為全國各地上千家而且 2017 年亞洲地區(qū)原鋁總產(chǎn)量為 3800 萬噸左右，占到了全球總量個(gè)國家在 2017 年總產(chǎn)量中就占比 53%，約 3200 萬噸。從國內(nèi)現(xiàn)有擠和原鋁年生產(chǎn)能力來看，都證明我國已經(jīng)是一個(gè)鋁擠壓加工生產(chǎn)的大僅是生產(chǎn)大國，還不是生產(chǎn)強(qiáng)國，與國外的差距還是很大，表現(xiàn)在以下體技術(shù)裝備水平低。我國現(xiàn)有鋁加工廠中，還是以中小企業(yè)居多，其，擠壓機(jī)多數(shù)還是小噸位擠壓機(jī)，有的工廠雖然有大噸位擠壓機(jī)，但，還是多并以單根手動(dòng)操作擠壓生產(chǎn)為主，其熱處理、擠壓、精整等連續(xù)生產(chǎn)方式（圖 1.3），生產(chǎn)效率低的同時(shí)成品率也不高，產(chǎn)品精敢保證。小而粗的生產(chǎn)方式也就僅僅應(yīng)付一下國內(nèi)生產(chǎn)需要，很難滿術(shù)要求�，F(xiàn)在國內(nèi)只有少數(shù)大中型廠家引進(jìn)了國外先進(jìn)的擠壓設(shè)備，本壓力而使用國內(nèi)自行設(shè)計(jì)制造的擠壓機(jī)，雖然在技術(shù)上吸取和借鑒家的技術(shù)，但仍然還是有一定差距[34]。

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2759512