2A14铝合金异形件轧制成形工艺研究

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1、设计·工艺航天制造技术2A14铝合金异形件轧制成形工艺研究11111221王兵周世杰王恒强刘飞李金祥刘东胡阳文帅（1.首都航天机械公司，北京100076；2.西北工业大学，西安710072）摘要：研究和分析了铝合金的环轧成形工艺，制定了某异形截面壳体结构的制造工艺，采用数值模拟的方法分析了成形过程中温度和等效应变的分布，通过物理实验轧制的方式生产出力学性能稳定、产品一致性高的铝合金异形截面壳体零件。关键词：铝合金环件；环轧成形；数值模拟；物理实验ResearchonRollingFormingProcessof2A14AluminumAlloy

2、ShapedPieces11111221WangBingZhouShijieWangHengqiangLiuFeiLiJinxiangLiuDongHuYangWenShuai(1.CapitalAerospaceMachineryCompany,Beijing100076;2.NorthwesternPolytechnicalUniversity,Xi’an710072)Abstract：Thealuminumalloyringrollingformingtechnologyisresearchedandanalyzed,andthemanu

3、facturingprocessofaprofiledshellstructureisdeveloped.Thedistributionoftemperatureandequivalentstrainisanalyzedbyadoptingthemethodofnumericalsimulationfortheformingprocess.Atlast,thealuminumalloyprofiledshellpartswithstablemechanicalpropertiesandexcellentconsistencyareproduce

4、dbymeansofphysicalexperiment.Keywords：aluminumalloyringpieces；ringrollingforming；numericalsimulation；physicalexperiment1引言纤维沿圆周方向分布，环轧成形工艺是成形航天产品[9]所需零件的重要方法。本文以铝合金异形截面环件为环件轧制是机械、车辆、航空航天等工业领域中研究对象，对其成形工艺进行研究分析，并采用异形[1，2]环形类零件制造的先进技术。环件轧制技术是一种环件的方式生产出了某航空航天型号产品上的重要零生产无缝环件的特种加

5、工工艺，其生产过程是借助环部件。轧机使环件坯料壁厚减小，直径增大，截面轮廓成形2研究对象及工艺分析[3，4]的工艺技术。环件的轧制成形技术与环件自由锻方式相比，具有对成形设备吨位需求小、投资少；环件某型号中的壳体零件选用2A14材料制造，壳体零加工余量小、材料利用率高；环件精度高，内部质量件直径2m，高度800mm，最小壁厚30mm，最大壁厚[5～7]好；生产效率高的优点。目前国内在黑色金属和钛90mm，壳体锻结构如图1所示。设计选用要求需保证合金金属环件轧制方面的研究较多，工程化应用程度零件达到一定的性能指标，常规的生产方式难以保证[8]高，

6、但在铝合金环件，特别是异形截面铝合金环轧研零件的力学性能指标，需要通过塑性成形的生产方式究方面，相关的研究报道较少，几乎为零，主要原因以保证零件力学性能指标，对于此类结构的大形筒体是对铝合金异形截面环件的使用要求较少。近些年来，类锻件，为保证质量的一致性和稳定性、材料的利用随着航空航天工业的发展，大型铝合金环件的使用需率和后续生产制造周期，选用异形环轧的方式对其进求越来越高，对产品性能一致性和稳定性的要求越来行生产制造。对于此类高度与壁厚比值较大的环件，越高，对环件产品的成形工艺提出了更高的要求，而在轧制成形中径向变形量远大于轴向变形量，可视为

7、环轧成形工艺能保证零件内部组织致密、晶粒细小、筒段类结构件，大型筒段结构件的塑性成形主要工序作者简介：王兵（1986），工程师，材料加工专业；研究方向：锻造。收稿日期：2017-04-2535设计·工艺2017年8月第4期为：自由锻开坯—环轧成形—热处理。而上下两端的温度反而更高。当型腔填满之后，环件进入稳定轧制阶段，环件整体都与模具接触，整体呈温度均匀下降趋势，截面温度分布逐渐呈现相对均匀的趋势，在轧制结束时，环件整体温度分布相对均匀，大致在340～380℃之间。图1异形截面锻件结构示意图3成形过程数值模拟研究分析3.1成形过程分析a贴合阶段

8、b成形前期有限元仿真是研究环件轧制成形技术的主要方式[10]之一。如图2所示轧制模型示意图，通过自由锻方式成形的毛坯经加热后置于径轴向环轧机上平台上，