6082铝合金筋板型长轴类锻件形/性控制研究

摘要

6082铝合金筋板型长轴类锻件是一类应用广泛的轻量化部件，常作为机械承载和动力传动的零部件。该类锻件在机械性能和使用寿命上具有较高的要求，但实际生产中极易产生粗晶，降低了冲击韧性和使用寿命。为此，本文研究了热成形参数对6082铝合金晶粒尺寸的影响规律，提出了粗晶细化的方法。此外，该类锻件具有变截面、薄腹板、高筋等特征，在锻造成形过程中易导致筋部填充不满、材料利用率低等问题。为此，本文研究了锻造时的材料流动规律，提出了锻件毛坯的优化设计方法，能有效避免筋板填充缺陷，提高材料利用率。最后以汽车转向节控制臂为例，验证了新方法的准确性，并制得了合格的锻件。主要结果如下： （1）6082铝合金热变形时，高应变速率和低温会导致晶粒内出现大量亚结构，积累的应变能高，经热处理后易形成粗晶组织；低应变速率和高温有利于热变形时的位错迁移，能形成稳定的大角度晶界，积累的应变能低，热处理后会形成细小晶粒。对于粗晶组织，提出采用相同参数下“固溶-成形-时效”的成形方法，有效地细化了晶粒尺寸。 （2）通过研究筋板型截面内的材料流动规律，提出了通过优化原始坯料的位置来改善筋板截面型腔填充、提高材料利用率的新方法；采用主应力法对材料填充状态进行了应力分析，得到了各填充状态的分流线位置方程，进一步建立了锻造过程中筋板型截面的材料分流填充模型；在此基础上，利用迭代优化可获得最优的毛坯轴线中心位置。 （3）以一个典型的筋板型长轴类锻件——汽车转向节控制臂为例，利用上述成果设计了锻造工艺方案，确定了最优的热成形温度为500℃，优化设计了弯曲毛坯的形状。试验结果表明，锻件充填完整、两侧飞边均匀，晶粒细小均匀，实现了形状和性能的优化控制。

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