2024铝合金件精密等温锻造
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
表 )7预制坯材料成分 L 质量分数 4 BF < : )7"B@ : A / B< C =? > =0 / @ / =#=N > A : 1 F / < < : @ L ? B0 0 N A BC @ / =#
合金牌号 ;8 *+*, a < L @ 2 / 2 6 L D ) 8 9 / J 8 9 D\ & +0 4+ +0 4+ !0 14 +0 ,4 #0 !+ +0 #+ W +0 *4 +0 #4 W 基体
*+#, 年 # 月 . /0 *+#,
!*!3 铝合金件精密等温锻造工艺研究
潘跃进# 吴跃江*
! #0上海交通大学 材料科学与工程学院" 上海 *++*,+ # *0宝钢股份特殊钢分公司 特冶厂" 上海 *++",+ $ 摘要 用 7 #! 热作模具钢制作了等温锻造模具" 并采用等温锻造工艺对大型 *+*, 铝合金锻件挤压成形% 先将铝合金板材预锻 成预制坯" 然后用 *+ 2 )液压机进行等温锻造% 等温锻造工艺中" 模具温度为 ! ,4+ q #+ $ b" *+*, 铝合金预制坯温度为 ! ,Z4 q #+ $ b" 成形时最大挤压力为 ##+++ T) % 等温锻造试验表明" 等温锻造模具采用渗氧氮化热处理工艺后" 可以提高模具 的抗黏附性% 在试制过程中" 对等温锻造模具侧板圆角半径进行优化" 比较 ' 4" ' #+ 和 ' #4 O O 这 ! 种圆角半径" 测试后发 现圆角半径为 ' #4 O O的模具侧板可以更好地改善金属流动性" 并减缓锻件与模具的粘结% 此外" 比较了两种等温锻造工艺" 结果表明" 通过预锻或第 # 道次终锻出现筋条大圆角" 可以保证终锻后筋条充满% 关键词 等温锻造# 精密锻件# 铝合金# 模具表面处理 & ' ( ' )*+ ),,,* . + / 0 0 # + )***1 ,23*+ !*)3+ *)+ **9 5 ,)9777文献标识码 8 777文章编号 )***1 ,23* !*)3 *)1 **!%1 *3 中图分类号 4
*(模具设计
根据试验件锻件图 #" 考虑大型锻件在等温成形
第# 期
潘跃进等' *+*, 铝合金件精密等温锻造工艺研究
(( *X
图 *(*+*, 试验件初始坯料图 !. $ 初始坯料结构图 #( ! Q$ 初始坯料结构图 *( ! A $ 初始坯料结构图 !( ! F$ 坯料实物图 a 8 6 ' *([ D < S Q8 & & < C % B *+*, C < E C 8 /6P. D C !. $ [ D < S Q8 & & < C E C D @A C @D < #( ! Q$ [ D < S Q8 & & < C E C D @A C @D < *( ! A $ [ D < S Q8 & & < C E C D @A C @D < !( ! F$ [ D < S Q8 & & < C P8 A C @D <
中可能出现的问题 ! 如坯料的定位& 锻件的脱模& 锻 件顶出& 锻后变形等$" 进行试验件锻模设计% 由于 铝合金等温锻造温度一般在 ,++ ` 4++ b*X+ " 因此模 具材料选用 7 #! 热作模具钢 ! ,L D 42 % $ ;8 #$ % 通过模块锻造& 粗加工& 热处理& 模具精加工 等多 道 工 序 完 成 模 具 的 加 工 制 造" 模 具 总 重 近 #!++ T6 " 试验件等温锻造模具实物如图 ! 所示%
!(成形工艺研究
,+ )7等温锻造工艺 在 *+ 2 )等温锻液压机上进行等温成形试验" 锻造工艺参数按照以往工艺 试验 ! 组织性能试验 $ 确定的优化工艺进行% 即' 模具加热温度为 ! ,4+ q #+$ b" 坯料加热温度为 ! ,Z4 q #+ $ b" 成形吨位设 ) " 锻 后 水 冷" 热 处 理 工 艺 为 人 工 时 效 置为 ## 2 #"+ b _ ,:p 空冷% 由于预测成形不能一次到位" 成 形分多个道次进行% ,+ !7成形性能的影响因素 ! # $ 模具渗氮氧化处理对成形的影响% 试验中
收稿日期 *+#! W +X W #" # 修订日期 *+#! W +" W +" 作者简介 潘跃进 ! #"1* W $ " 男" 工程硕士 K 1 ?B/ < ' O @E < 4*,Y#Z!' A % O
织更加均匀" 力学性能也有不同程度的提高% 等温 锻造工艺比较适合制作复杂结构的净成形锻件" 在 航空航天以及汽车领域都有广泛的应用 * 4 WZ+ " 而针 对列车的大型铝合金等温锻造工艺目前还比较少% 本文针对 *+*, 大型铝合金锻件的等温锻造成形 # 比例截取大型 工艺" 通过采用近成形设计" 用 # r 原件局部具有代表性的结构" 设计了等温锻件的几 何尺寸% 研究了等温锻造模具及等温锻造工艺对锻 件成形性能的影响" 提出了等温锻造成形的工艺参 数" 以及模具设计的优化工艺%
Q @ P J H =#/ 0 =@ D : A ?B< N =A E/ # E> A =C : 0 0 =N !*!3 B< P ?/ # P ? B< < =H > A : C / 0 / =#> BA @ 0
* [ . /5 @< K 8 /# " h@ 5 @< K 8 . /6
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q #+ $ b" C :<C < O P< D . C @D <% B *+*, . & @O 8 /@O . & & % >P< D B % D OR . E! ,Z4 q #+ $ b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a @D C :< D O % D < "C R % 8 E % C :< D O . & B % D 6 8 /6 PD % A < E E < E R < D < . /. & > U < F. /F C :< D < S E @& C E :% R E C :. C C :< 6 @E E < C A . / Q< B 8 & & < FR < & & . B C < D P< D B % D O 8 /6 % D Q8 6 B 8 & & < C D . F8 @E O . F< Q> C :< B 8 D E C E C < PB % D 6 8 /6 0 G : HI =A J 0 '8 E % C :< D O . & B % D 6 8 /6 # PD < A 8 E 8 % /B % D 6 8 /6P. D C E #. & @O 8 /@O. & & % > # F8 <E @D B . A <C D < . C O < /C
#(试验件结构特征及预制坯设计制造
)+ )7试验件结构特征 试验Hale Waihona Puke Baidu件 的 典 型 几 何 特 征 如 下' 筋 的 宽 度 为
*Z
锻( 压( 技( 术( ((((
第 !" 卷
ZO O " 筋的单侧高度达 "4 O O " 圆柱高度单侧达到 #+, O O " 薄腹板一侧厚度为 1 O O " 厚一侧为
((依据计算机模拟结果" 对初始坯料的圆角半径 和凸台大小进行了 ! 种毛坯结构图设计" 如图 *. ` 图 *A 所示% 将外购 *+*, 板材坯料通过机加工方式 加工成如图 *F 所示的初始实物坯料 ! 对应于原件 的预锻件 $ % 根据试验要求准备 Z 块预制坯" 每种 坯料结构各准备 * 块% ! 种坯料主要区别在于凸台 尺寸及圆角半径% 试验最后根据锻造成形及润滑效 果选定最佳的初始坯料形状%
X1 O O % 锻件的外侧拔模角为 #' 4s " 其余拔模角为
* !s " 如图 # 所示% 锻件投影面积约为 X++ A O %
图 #(试验件锻件图 a 8 6 ' #(J < E C 8 /6B % D 6 8 /6P. D C
)+ !7预制坯设计制造 由于仅进行成形试验" 考虑到易加工性" 试验 O厚 *+*, 板材" 其材料成 用原材料采用外购 #+4 O 分如表 # 所示%
网络出版时间：2014-02-11 09:34 网络出版地址：http://www.cnki.net/kcms/detail/11.1942.TG.20140211.0934.006.html
第 !" 卷 第 # 期 $ % & ' !"() % ' #
(
! " # $ % & $ '( ) * +, % & $) . / & " 0 " $ 1
((随着铁路事业的高速发展" 铝合金在列车制造 方面得到了广泛的应用% 铝合金具有比强度高& 比 刚性高& 导热性好等特点 * #+ % 目前" 部分列车用铝 合金锻件具有结构复杂& 材料分布不对称的特点" 如果用普通的温锻工艺容易出现充填不满等缺陷" 难以实现净成形锻造% 等温锻造是利用某些金属在 特定温度和变形速率下具有超塑性的特点" 采用很 小的锻造压力实现锻造成形的工艺 * *+ % 该工艺采用 可控的模具温度" 整个锻造过程中锻件温度和模具 温度能稳定在设定值" 金属热变形时的变形抗力保 持在较低值" 增加了金属的流动性 * ! W,+ % 与常规的 温锻工艺相比较" 采用等温锻造工艺生产的锻件组
合金牌号 ;8 *+*, a < L @ 2 / 2 6 L D ) 8 9 / J 8 9 D\ & +0 4+ +0 4+ !0 14 +0 ,4 #0 !+ +0 #+ W +0 *4 +0 #4 W 基体
*+#, 年 # 月 . /0 *+#,
!*!3 铝合金件精密等温锻造工艺研究
潘跃进# 吴跃江*
! #0上海交通大学 材料科学与工程学院" 上海 *++*,+ # *0宝钢股份特殊钢分公司 特冶厂" 上海 *++",+ $ 摘要 用 7 #! 热作模具钢制作了等温锻造模具" 并采用等温锻造工艺对大型 *+*, 铝合金锻件挤压成形% 先将铝合金板材预锻 成预制坯" 然后用 *+ 2 )液压机进行等温锻造% 等温锻造工艺中" 模具温度为 ! ,4+ q #+ $ b" *+*, 铝合金预制坯温度为 ! ,Z4 q #+ $ b" 成形时最大挤压力为 ##+++ T) % 等温锻造试验表明" 等温锻造模具采用渗氧氮化热处理工艺后" 可以提高模具 的抗黏附性% 在试制过程中" 对等温锻造模具侧板圆角半径进行优化" 比较 ' 4" ' #+ 和 ' #4 O O 这 ! 种圆角半径" 测试后发 现圆角半径为 ' #4 O O的模具侧板可以更好地改善金属流动性" 并减缓锻件与模具的粘结% 此外" 比较了两种等温锻造工艺" 结果表明" 通过预锻或第 # 道次终锻出现筋条大圆角" 可以保证终锻后筋条充满% 关键词 等温锻造# 精密锻件# 铝合金# 模具表面处理 & ' ( ' )*+ ),,,* . + / 0 0 # + )***1 ,23*+ !*)3+ *)+ **9 5 ,)9777文献标识码 8 777文章编号 )***1 ,23* !*)3 *)1 **!%1 *3 中图分类号 4
*(模具设计
根据试验件锻件图 #" 考虑大型锻件在等温成形
第# 期
潘跃进等' *+*, 铝合金件精密等温锻造工艺研究
(( *X
图 *(*+*, 试验件初始坯料图 !. $ 初始坯料结构图 #( ! Q$ 初始坯料结构图 *( ! A $ 初始坯料结构图 !( ! F$ 坯料实物图 a 8 6 ' *([ D < S Q8 & & < C % B *+*, C < E C 8 /6P. D C !. $ [ D < S Q8 & & < C E C D @A C @D < #( ! Q$ [ D < S Q8 & & < C E C D @A C @D < *( ! A $ [ D < S Q8 & & < C E C D @A C @D < !( ! F$ [ D < S Q8 & & < C P8 A C @D <
中可能出现的问题 ! 如坯料的定位& 锻件的脱模& 锻 件顶出& 锻后变形等$" 进行试验件锻模设计% 由于 铝合金等温锻造温度一般在 ,++ ` 4++ b*X+ " 因此模 具材料选用 7 #! 热作模具钢 ! ,L D 42 % $ ;8 #$ % 通过模块锻造& 粗加工& 热处理& 模具精加工 等多 道 工 序 完 成 模 具 的 加 工 制 造" 模 具 总 重 近 #!++ T6 " 试验件等温锻造模具实物如图 ! 所示%
!(成形工艺研究
,+ )7等温锻造工艺 在 *+ 2 )等温锻液压机上进行等温成形试验" 锻造工艺参数按照以往工艺 试验 ! 组织性能试验 $ 确定的优化工艺进行% 即' 模具加热温度为 ! ,4+ q #+$ b" 坯料加热温度为 ! ,Z4 q #+ $ b" 成形吨位设 ) " 锻 后 水 冷" 热 处 理 工 艺 为 人 工 时 效 置为 ## 2 #"+ b _ ,:p 空冷% 由于预测成形不能一次到位" 成 形分多个道次进行% ,+ !7成形性能的影响因素 ! # $ 模具渗氮氧化处理对成形的影响% 试验中
收稿日期 *+#! W +X W #" # 修订日期 *+#! W +" W +" 作者简介 潘跃进 ! #"1* W $ " 男" 工程硕士 K 1 ?B/ < ' O @E < 4*,Y#Z!' A % O
织更加均匀" 力学性能也有不同程度的提高% 等温 锻造工艺比较适合制作复杂结构的净成形锻件" 在 航空航天以及汽车领域都有广泛的应用 * 4 WZ+ " 而针 对列车的大型铝合金等温锻造工艺目前还比较少% 本文针对 *+*, 大型铝合金锻件的等温锻造成形 # 比例截取大型 工艺" 通过采用近成形设计" 用 # r 原件局部具有代表性的结构" 设计了等温锻件的几 何尺寸% 研究了等温锻造模具及等温锻造工艺对锻 件成形性能的影响" 提出了等温锻造成形的工艺参 数" 以及模具设计的优化工艺%
Q @ P J H =#/ 0 =@ D : A ?B< N =A E/ # E> A =C : 0 0 =N !*!3 B< P ?/ # P ? B< < =H > A : C / 0 / =#> BA @ 0
* [ . /5 @< K 8 /# " h@ 5 @< K 8 . /6
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q #+ $ b" C :<C < O P< D . C @D <% B *+*, . & @O 8 /@O . & & % >P< D B % D OR . E! ,Z4 q #+ $ b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a @D C :< D O % D < "C R % 8 E % C :< D O . & B % D 6 8 /6 PD % A < E E < E R < D < . /. & > U < F. /F C :< D < S E @& C E :% R E C :. C C :< 6 @E E < C A . / Q< B 8 & & < FR < & & . B C < D P< D B % D O 8 /6 % D Q8 6 B 8 & & < C D . F8 @E O . F< Q> C :< B 8 D E C E C < PB % D 6 8 /6 0 G : HI =A J 0 '8 E % C :< D O . & B % D 6 8 /6 # PD < A 8 E 8 % /B % D 6 8 /6P. D C E #. & @O 8 /@O. & & % > # F8 <E @D B . A <C D < . C O < /C
#(试验件结构特征及预制坯设计制造
)+ )7试验件结构特征 试验Hale Waihona Puke Baidu件 的 典 型 几 何 特 征 如 下' 筋 的 宽 度 为
*Z
锻( 压( 技( 术( ((((
第 !" 卷
ZO O " 筋的单侧高度达 "4 O O " 圆柱高度单侧达到 #+, O O " 薄腹板一侧厚度为 1 O O " 厚一侧为
((依据计算机模拟结果" 对初始坯料的圆角半径 和凸台大小进行了 ! 种毛坯结构图设计" 如图 *. ` 图 *A 所示% 将外购 *+*, 板材坯料通过机加工方式 加工成如图 *F 所示的初始实物坯料 ! 对应于原件 的预锻件 $ % 根据试验要求准备 Z 块预制坯" 每种 坯料结构各准备 * 块% ! 种坯料主要区别在于凸台 尺寸及圆角半径% 试验最后根据锻造成形及润滑效 果选定最佳的初始坯料形状%
X1 O O % 锻件的外侧拔模角为 #' 4s " 其余拔模角为
* !s " 如图 # 所示% 锻件投影面积约为 X++ A O %
图 #(试验件锻件图 a 8 6 ' #(J < E C 8 /6B % D 6 8 /6P. D C
)+ !7预制坯设计制造 由于仅进行成形试验" 考虑到易加工性" 试验 O厚 *+*, 板材" 其材料成 用原材料采用外购 #+4 O 分如表 # 所示%
网络出版时间：2014-02-11 09:34 网络出版地址：http://www.cnki.net/kcms/detail/11.1942.TG.20140211.0934.006.html
第 !" 卷 第 # 期 $ % & ' !"() % ' #
(
! " # $ % & $ '( ) * +, % & $) . / & " 0 " $ 1
((随着铁路事业的高速发展" 铝合金在列车制造 方面得到了广泛的应用% 铝合金具有比强度高& 比 刚性高& 导热性好等特点 * #+ % 目前" 部分列车用铝 合金锻件具有结构复杂& 材料分布不对称的特点" 如果用普通的温锻工艺容易出现充填不满等缺陷" 难以实现净成形锻造% 等温锻造是利用某些金属在 特定温度和变形速率下具有超塑性的特点" 采用很 小的锻造压力实现锻造成形的工艺 * *+ % 该工艺采用 可控的模具温度" 整个锻造过程中锻件温度和模具 温度能稳定在设定值" 金属热变形时的变形抗力保 持在较低值" 增加了金属的流动性 * ! W,+ % 与常规的 温锻工艺相比较" 采用等温锻造工艺生产的锻件组