某飞机轮毂挤压成形及热处理工艺研究

【摘要】当前铝合金等温模锻飞机轮毂只应用到中小型飞机上，大尺寸轮毂只能采用自由锻或者胎膜锻。这种制造方式的缺点包括成形困难，设备吨位大，机械加工多，材料利用率低。本文针对上述制作缺点，选用7A04铝合金对飞机轮毂进行等温挤压成形工艺的研究，并且分析了不同热处理工艺对7A04合金轮毂的性能影响，确定了最佳的热处理工艺。本文首先根据等温挤压的原理，运用有限元模拟技术模拟7A04铝合金飞机轮毂反挤压成形过程，并分析了变形速度，摩擦系数等工艺参数对反挤压成形过程的影响。通过模拟结果得知，7A04铝合金在温度为460℃以及10mm/s的变形速度下成形时具有良好的流动性以及较低的变形抗力，在其它条件不变的情况下，摩擦系数的增大会增加成形过程的不稳定性，应减小成形过程中的摩擦阻力。在数值模拟的基础上，根据产品的结构图以及挤压工序，设计了相应的模具，包括镦粗模具，冲孔模具，反挤压模具，翻边模具。通过试验，制作的轮毂尺寸以及力学性能符合要求，验证了模具设计的合理性。分析了热处理工艺对7A04铝合金轮毂的力学性能的影响，最终确定了最佳的热处理工艺。实验表明单级时效的情况下，7A04铝合金轮毂拥有较高的力学性能指标，抗拉强度为584MPa，屈服强度为536MPa，硬度为192HB，冲击功为9.8J，综合力学性能较高。双级时效的情况下，其抗拉强度为546MPa，屈服强度为508MPa，硬度为189HB，冲击功为10.8J，综合力学性能略低。7A04铝合金轮毂应采用单级时效工艺。
【作者】于洋；
【导师】张星；
【作者基本信息】中北大学，材料工程，2014，硕士
【关键词】铝合金；等温挤压；有限元分析；模具设计；热处理；

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