某铝合金锻件折叠问题工艺研究

2020-07-06刘振伟刘娅菲黄小梅

贵州农机化 2020年2期

刘振伟，刘娅菲，黄小梅

(1.中国航发贵州红林航空动力控制科技有限公司质量部，贵州贵阳 550009；2.中国航发贵州红林航空动力控制科技有限公司工装设备事业部，贵州贵阳 550009)

0 引言

铝合金材料强度高、比重轻、导电导热性能好、抗腐蚀性优，因此广泛应用在我公司航空锻件产品中[1]。但因铝合金质地较软、流动性差，与锻模的粘附力大，锻件易产生折叠、裂纹、起皮等缺陷[2-3]。某铝合金锻件作为公司一型批产锻件，形状较为复杂，自从生产以来一直在锻件的4×Ø10圆台和两处15凸台处存在折叠问题，每次生产时，该锻件锻后工人都要用锉刀、角磨机清理折叠，由于该折叠出现的位置较难清理，所以锻后工人清理折叠时费时又费力。为此，提出一套工艺解决方案以解决产品出现的问题。

1 工艺问题

首先该锻件开始生产时，采用的是一套锻模进行两火预、终锻生产，在图1所示4×Ø10圆台处出现折叠。

图1 锻件毛坯局部示意图

针对该锻件在4×Ø10出现的折叠问题，圆角半径过小会使金属流动困难，纤维折断，并造成锻件折叠、裂纹等缺陷，导致锻模寿命降低。故在允许的范围内，尽可能加大圆角半径。又通常铝合金锻件的圆角半径大于钢锻件，小锻件的圆角半径应>1～2mm，所以该公司锻件锻造圆角半径初定3mm。除圆角半径要求较大之外，为增加铝合金的流动性和减少起模折叠，抛光了模具的工作表面上磨痕顺着金属的流动方向，使模具表面粗糙度达到Ra1.6以上。

另外，为有效的改善金属流动，减少金属与模具表面之间的粘附力，并增加金属的流动性，确保终锻温度(预热温度保证为250～420℃)，该锻件出现折叠的模具处增加了润滑。

采取以上工艺方法再次试验后，实验结果仍存在问题，锻件4×Ø10圆台处仍有较明显的折叠缺陷。

2 工艺方法分析

由于变形速度对铝合金锻件的工艺塑性无显著影响，因此铝合金能在低速与高速下进行压力加工。为了增加该锻件的允许变形量与提高生产率，通过降低其锻造时的变形抗力，以及提高合金充满模具型腔的流动性等途径来减少折叠。加之如采用1吨高速锤工艺锻造该铝合金锻件，锻造时前两锤必须轻击，以打碎原材料表面的粗晶环，避免锻件表面出现裂纹，而当铝合金锻件变形速度由低至高时，由于铝合金的合金化影响其变形抗力会增长0.5～2倍，这就会增加该锻件出现折叠的可能。因此采用摩擦压力机更合理，设备上不做调整。

其次，锤上模锻锻件的难成型部分常位于上模，压力机模锻锻件的难成型部分常位于下模，而该锻件难成型部分设计在下模。考虑到金属充填模膛的容积以及起料方便、模锻力消耗等因素，亦让该锻件呈流线分布，均匀变形，故该铝合金锻件的分模面定在锻件最大平面位置处。这种分模面工艺合理，以镦粗法成型，锻件流线顺着锻件的外廓原理上是理想的，避免压入法成型的分模面，在内圆角处易形成折叠的可能。因此综上所述，该锻件的工艺方案考虑到了其他各方面因素，是合理的。

最后根据增加该锻件锻造圆角、抛光模具表面、增加润滑等工艺方法的不理想，以及对该锻件工艺方案合理性的分析，决定绘制预锻毛坯图，重新提请设计制造预锻模14D6552/0236，目的是针对该锻件形状较复杂的情况，增加预锻模具一套以实现多次模锻，由简单毛坯过渡到复杂形状，使金属易充填，均匀流动，避免折叠。防止该铝合金锻件出现纤维折断、晶粒不均匀等缺陷。该预锻毛坯如图2所示。

图2 预锻毛坯图(试验)

该模具通过试模的预锻毛坯经过终锻以后，在以前出现的4×Ø10圆台处折叠已经解决，但是在图3所示两处15凸台表面新出现折叠。

针对该锻件两处15凸台表面新出现的折叠缺陷，分析认为是由于预锻模与终锻模的该处尺寸配合不好，预锻模该处尺寸过大，预锻毛坯该处尺寸在终锻时干涉而产生折叠。因此通过更改单67D-G×02-10，对尺寸15进行了修订，将15改至14.5，再重新修模。修模后再次进行试模，在两处15凸台表面仍然存有折叠，折叠未能消除。