7075铝合金端盖件液态模锻成形工艺研究

摘要

铝合金材料具有密度低、强度高的优良特点，在不同的热处理下可以得到优异的物理性能和机械性能，广泛应用于特种车辆零部件的加工制作。铝合金液态模锻成形方法具有产品质量高、成本低、易管理的优点，其中金属液的浇注过程是关键工艺环节，传统的浇注过程为手工浇注，存在着劳动强度高、尺寸精度差等一系列问题。
　　本文以某特种车辆7075铝合金端盖成形为出发点，设计改进了金属液定量输料系统，可实现在全封闭环境下定量输送熔融金属液，提高金属液浇注精度，减少氧化缺陷，提高成形件质量。基于2000KN通用液压机，设计加工了端盖液态模锻成形模具，在该模具上配合金属液定量输料装置的浇注管道。选择液态模锻模拟软件 ProCAST对金属液充型过程进行了模拟分析，优化定量输料系统的各工艺参数，研究了不同充型速度下制件可能出现的缺陷状况，模拟分析了冲头水平运动速率等工艺参数对成形的影响规律，确定冲头活塞运动速率为0.08m/s。
　　设计了成形试验方案，研究了金属液浇注温度、模具预热温度和补缩量等工艺参数对成形件的微观组织和力学性能的影响规律，确定最优金属液浇注温度为720℃～730℃之间，最优模具预热温度为200℃～250℃之间，确定最优补缩量为3mm～4mm之间。
　　对成形件质量问题进行总结，分别是冷隔和浇不足、表面缺陷和内部缩松缩孔，通过提高保压时间、控制金属液温度和模具温度、改变模具润滑等方法加以解决。分析端盖不同位置组织结构和力学性能，法兰处组织比较致密，晶粒分布均匀，性能最好；端盖底部处容易出现缩松缩孔，力学性能相对较低；端盖侧壁易出现显微裂纹，影响成形件的使用寿命。对拉伸试样断口形貌进行观察分析，断口存在大量的韧窝和一定的微观孔洞，部分位置分布着沿晶断裂，总结断裂机理主要为韧性断裂，附带一定程度的解理断裂。

目录

第1章 绪 论

1.1 课题研究的背景与意义

1.2 液态模锻成形工艺研究进展

1.3 液态模锻设备研究进展

1.4 液态模锻金属液定量输送装置研究现状

1.5 课题主要研究内容

第2章 液态模锻定量输料装置及成形模具设计

2.1 引言

2.2 特种车辆端盖液态模锻模具设计

2.3 金属液定量输料装置的设计

2.4 配套液压系统

2.5 本章小结

第3章 7075铝合金端盖件液态模锻成形模拟分析

3.1 引言

3.2 ProCAST模拟软件简介

3.3 液态模锻模拟模型的建立

3.4 数值模拟结果分析

3.5 本章小结

第4章 7075铝合金端盖件成形试验

4.1 引言

4.2 试验材料

4.3 成形工艺及试验方案

4.4 成形件组织和性能分析方法

4.5 本章小结

第5章 端盖成形件组织与性能分析

5.1 引言

5.2 端盖成形件质量分析

5.3 浇注温度对成形件组织和性能的影响

5.4 模具预热温度对成形件组织和性能的影响

5.5 补缩量对成形件组织和性能的影响

5.6 端盖不同位置处组织与性能分析

5.7 拉伸断裂行为分析

5.8 本章小结

结论

参考文献

声明

致谢