选择润滑成形大型铝合金缘条类锻件的方法

摘要

本发明涉及材料成形领域，公开了一种选择润滑成形大型铝合金缘条类锻件的方法。该方法包括如下步骤：a、确定锻件的结构、坯料的结构以及锻造的模具；b、通过软件模拟从坯料成形锻件过程的金属流动趋势，获取筋条在模具上对应的分流区域；c、将模具上分流区域确定为润滑区域，利用润滑材料对润滑区域进行润滑，使润滑区域的摩擦系数低于模具的其他区域；d、将坯料放置于模具内进行锻造压制，达到设定的压下量后停止。本发明充分利用金属流动规律，通过有针对性的改变粗糙度，引导金属流动，使难成形的位置实现优先成形，实现锻件同时成形的方法，使设备能力被充分利用。本方法的运用使操作更简单，锻造用时更少，成形稳定可靠。

说明书

技术领域

本发明涉及材料成形领域，尤其是一种选择润滑成形大型铝合金缘条类锻件的方法。

背景技术

大型铝合金缘条类锻件，一般是指长度在5m以上的缘条类锻件，例如图1所示的大型铝合金缘条类锻件，其形状为弧形，长度可达6m，宽度约0.8m，凹面中间分布高筋条，可达0.1m，筋条宽度0.04m。对于投影面积近5m2大型铝合金模锻件，经常出现有大量飞边却未成形的现象，主要是中间筋条未成形。而飞边的流出直接导致的投影面积进一步增大，载荷急剧上升，超出了设备极限。目前解决这一问题主要采用的是分段热成形的方式，通过分段多次压制，减小每次压制的接触面积，继续下压使飞边形成更大的阻力，保障筋条成形。但这一方法操作难度较大，锻造时间长，分段导致的过渡区特征明显。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种选择润滑成形大型铝合金缘条类锻件的方法，有效提高大型铝合金缘条类锻件的成形质量。

本发明公开的选择润滑成形大型铝合金缘条类锻件的方法，所述锻件具有筋条，该方法包括如下步骤：

a、确定锻件的结构、坯料的结构以及锻造的模具；

b、通过软件模拟从坯料成形锻件过程的金属流动趋势，获取筋条在模具上对应的分流区域；

c、将模具上分流区域确定为润滑区域，利用润滑材料对润滑区域进行润滑，使润滑区域的摩擦系数低于模具的其他区域；

d、将坯料放置于模具内进行锻造压制，达到设定的压下量后停止。

优选地，b步骤中，截取锻件对应筋条的T型截面，在模具上通过二维模拟识别出截面上金属流动趋势的分流线，根据分流线及筋条的走向确定出分流区域。

优选地，a步骤中，将锻件带有筋条的一面设计在模具的下模。

优选地，c步骤中，裁剪出与润滑区域相适配的润滑膜作为润滑材料，将润滑膜铺设于润滑区域，使润滑区域的金属流动性强于其他区域。

优选地，c步骤中，先将模具进行预热，预热好后安装在压机上，然后在润滑区域设置润滑材料。

优选地，d步骤中，在上模接触坯料后，采用匀减速进行压制。

优选地，d步骤中，按照2mm/s至0.5mm/s匀减速压制。

优选地，所述锻件整体下压一次成形。

本发明的有益效果是：充分利用金属流动规律，通过有针对性的改变粗糙度，引导金属流动，使难成形的位置实现优先成形，实现锻件同时成形的方法，使设备能力被充分利用。本方法的运用使操作更简单，锻造用时更少，成形稳定可靠。

附图说明

图1A是大型铝合金缘条类锻件的示意图；

图1B是图1的A向视图；

图2是模具刻画分流线的示意图；

图3是润滑区域铺润滑膜示意图；

图4是荒坯直接置于下模示意图；

图5是大型铝合金缘条类锻件整体下压一次成形示意图。

附图标记：锻件1，筋条11，荒坯2，下模3，上模4，润滑膜5，分流线6。

具体实施方式

下面对本发明进一步说明。

本发明公开的选择润滑成形大型铝合金缘条类锻件的方法，所述大型铝合金缘条类锻件具有筋条，该方法包括如下步骤：

a、确定锻件的结构、坯料的结构以及锻造的模具；

b、通过软件模拟从坯料成形锻件过程的金属流动趋势，获取筋条在模具上对应的分流区域；

c、将模具上分流区域确定为润滑区域，利用润滑材料对润滑区域进行润滑，使润滑区域的摩擦系数低于模具的其他区域；

d、将坯料放置于模具内进行锻造压制，达到设定的压下量后停止。

根据大型铝合金缘条类模锻件的结构可以分别设计出模具和坯料的结构，锻造的模具包括有上模和下模，大型铝合金缘条类模锻件成形通常一次成形，只设计一套模具，对于结构复杂的锻件也可以将其分为预锻和终锻两个阶段锻造，相应地也需要设计预锻模具与终锻模具，同时需要设计预段件和荒坯，在预锻阶段荒坯即为前文a步骤所述的坯料，预段件即为a步骤所述的锻件，在终锻阶段预段件即为前文a步骤所述的坯料，终锻件即为a步骤所述的锻件。无论是一次成形还是分阶段成形，其荒坯通常都选择规则的长方体结构。本发明的方法尤其在一次成形的锻件中具有更为显著的优势。

通过软件模拟可以分析锻造的金属流动趋势，具体可以采用transvalor forge、deform等软件进行模拟分析，通过模拟分析可以获得筋条在模具上对应的分流区域，即该区域的金属会流动进入模具对应筋条的区域内。分流区域并不一定需要在模具上刻画出来，只要能够确定该区域，使得后续能够对其进行润滑即可。

将分流区域确定为润滑材料，通过润滑材料降低该区域的粗糙度，使润滑区域的摩擦系数低于模具的其他区域，使金属在该区域的流动性更强，从而使该区域优先成形。应注意的是，模具的其他区域根据实际需求也可设置润材料，只要保证分流区域的金属流动性更强即可。润滑材料可以采用铺设润滑膜或者喷涂润滑剂等方式实现。对润滑区域进行专门的润滑后，即可按照既定的锻造方式进行锻造。

金属流动性的模拟通常采用三维模拟分析，但是三维模拟方式是较为复杂的，为了简化操作，在本发明的优选实施例的b步骤中，截取锻件对应筋条的T型截面，在模具上通过二维模拟识别出截面上金属流动趋势的分流线，沿筋条的走向延长分流线至筋条两端，确定出分流区域。采用截面进行二维分析，再沿筋条的走向划线的方式确定分流区域可以较大幅度地提高分析效率，例如以deform软件通过此方式进行分析，计算过程仅需花费3min。

为了进一步提高筋条的成形效果，在本发明的优选实施方式的a步骤中，将锻件带有筋条的一面设计在模具的下模。

润滑区域的润滑方式可以采用现有的各种方式，在本发明的优选实施例的c步骤中，裁剪出与润滑区域相适配的润滑膜作为润滑材料，将润滑膜铺设于润滑区域，使润滑区域的金属流动性强于其他区域。若将筋条设计于下模，则更有利于润滑膜的铺设，当然若筋条设计于上模，亦可采用粘接等方式进行润滑膜的固定。润滑膜相对于喷涂润滑材料更加均匀稳定，且润滑效果也更高。在锻造之前通常需要对模具进行预热，预热好后安装在压机上，然后再在润滑区域设置润滑材料。

锻造过程中的压制速度可以采用现有实施参数，不过在本发明中优选采用匀减速进行压制，例如压制速度可以是2mm/s至0.5mm/s匀减速压制。随着接触面积的增大，载荷出现陡增，匀减速压制可以降低材料成形过程变形抗力，延缓载荷增长速率，更大限度的利用设备能力。

下面通过一个实施例对本发明进行更为具体地说明。

本实例中锻件1的外形轮廓为5600×740×150mm，其中腹板厚度为92mm，筋条11厚度为80mm，筋条11宽度为60mm，筋条11凹圆角半径为20mm，锻件1弧度为R为18987mm，锻件1净投影面积为4.08m

截取740×150mm截面，通过数值模拟计算，确定分流线6，分流线6位置距离筋条11130mm。调整筋条11两侧130mm位置模具与锻件1接触摩擦系数至0.15，通过成形模拟，确定锻件1成型所需要的锻坯规格为5600×720×120mm。

距离筋条11两测130mm位置在模具上刻线，划定润滑区域，区域宽度320mm，如图2所示。

裁剪6000×320mm规格润滑膜5备用。

将准备好的6000×320mm规格润滑膜5沿润滑区域识别线铺入下模3型腔中。如图3所示。

预热好的荒坯2从铝合金专用电炉中取出，直接放置在指定位置，筋条11左右130mm位置荒坯2与润滑膜5接触，其余位置与模具直接接触。如图4所示。

上模4压下，接触坯料后按2mm/s至0.5mm/s匀减速压制，按设定的压下量停止。如图5所示。