某航空起落架模锻件折叠原因分析及改进措施

文／孟斌，张海成，罗恒军，谢小川，刘帅，吕孝根·中国二重万航模锻公司

起落架是飞机在地面停放、滑行、起飞、着陆滑跑时唯一的安全支撑装置，尤其在飞机落地时，要能够承受住巨大的冲击力，飞机起落架模锻件的产品质量要求高、锻造技术难度大。在模锻件的生产过程中，受客观规律、工艺水平、操作难度等的影响，时常会出现各种各样的缺陷问题(折叠、裂纹、缺肉、夹伤、磕碰伤等)。其中，折叠是极为常见、也较为棘手的缺陷。尤其是产生的折叠较严重时，会直接影响到零件的加工，甚至造成产品报废，故在实际生产中应极力避免折叠缺陷的产生。

前期我公司试制的一种形状为十字叉形的航空起落架模锻件，该类产品形状复杂，锻件的截面形状变化剧烈，模锻成形与控制难度较大。在预锻现场观察到产品局部有折叠趋势，如图1 黄圈内所示。

现场措施

观察冷态预锻件，发现该处已经产生轻微折叠，如图2(a)所示，且折叠已延伸至锻件本体，若继续生产，将直接导致产品报废。鉴于此，现场技术人员采取临时措施：⑴将C 处产生的毛边进行切除；⑵将B 处折叠缺陷打磨干净；⑶进行着色处理，确保缺陷完全消除；处理后的预锻件如图2(c)所示。

图1 预锻件局部折叠现象

图2 冷态预锻件临时处理方案

为确保产品的生产质量、稳定性和连续性，必须对该产品产生缺陷的原因进行分析，及时优化和现场验证，最终彻底消除产品质量隐患。

原因分析

锻造折叠缺陷的产生与坯料形状、锻件结构、坯料温度、模具特点、变形方式等息息相关，其根本原因是金属流动发生紊乱。现针对此产品实际特征，结合现场生产过程，对缺陷产生原因进行分析。因现场操作未出现异常，主要从产品设计角度考虑。

⑴检查荒坯和模具匹配性。从图3 可以看出，荒坯与模具匹配性一般，缺陷对应的荒坯区域圆角略小，局部尺寸参数有待优化。

图3 荒坯和模具匹配性一般

⑵检查预锻件飞边分布。从图2(a)和图2(b)可以看出，由于荒坯C 处金属较多，同时由于B 处过渡较剧烈(接近90°，受产品结构所限，无法改变)；从A、B、C 三处金属流动速度来看：C 处金属流动速度远远大于A 处，B 处金属流动最慢，故折叠位置将向流速小的B处偏移，最终呈现出局部折叠的现象。

解决措施

在不影响终锻产品质量的前提下，仅对荒坯局部特征参数进行调整。DEFORM 模拟软件能够有效地预测缺陷并指导实际生产，能够给出正确的趋势性判断。现利用DEFORM 模拟软件，通过数轮次方案模拟，最终确定荒坯最佳参数。

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图4 为荒坯优化前的实际情况，其中图4(c)为现有荒坯模拟终锻件的缺陷分布示意图，可以看出折叠趋势明显。根据前面一系列分析，现对荒坯局部特征参数进行以下优化：

⑴为增加A 处金属流动速度，需将荒坯A 处的金属适当加多；

⑵为增加B 处金属流动速度，需将荒坯B 处的圆角适当加大；

⑶为减慢C 处金属流动速度，需将荒坯C 处的金属适当减少。

图5 为荒坯优化后的情况。对比图4(c)和图5(c)，通过荒坯局部尺寸参数的优化后，终锻件缺陷消除。

现场验证

采用上述措施后，连续生产20 余批次的锻件。每批次生成完成后，对荒坯和终锻件进行检查。如图6(a)荒坯实物和图6(b)终锻件实物所示，可以看出锻件质量良好，通体无缺陷，折叠问题已彻底解决。

图4 优化前锻件模拟图

图5 优化后锻件模拟图

图6 生产实物照片

结束语

折叠缺陷是模锻件较为常见、较为棘手的缺陷，应极力避免；生产中已经出现的折叠问题必须合理处理，以消除产品报废的风险；尽可能在产品设计之初，就要消除锻造缺陷，以免生产过程中产生额外工序，增加企业生产成本。