鍛壓裝備與制造技術(shù):脹形法消減鋁合金環(huán)形件淬火殘余應(yīng)力研究
2023-11-01【作 者】尚勇;陳浩;曲中興;宋澤彬
【引 言】
鋁合金環(huán)形薄壁件是航空航天中廣泛應(yīng)用的典型零件,如固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)鍵連接件裙、航空發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)匣等。環(huán)形薄壁件壁厚與內(nèi)徑曲率半徑之比小于 1:20,壁厚?。ㄗ畋√?lt;1mm)、剛度差,抵抗變形的能力很弱,制造加工工藝往往繁復(fù)、難度大,常常產(chǎn)生加工變形[1]。由于航空航天發(fā)動(dòng)機(jī)對(duì)零部件尺寸精度和幾何精度的要求都較高,當(dāng)變形量過(guò)大時(shí),工件超差甚至報(bào)廢,嚴(yán)重影響著航空航天產(chǎn)品質(zhì)量及交付進(jìn)度[2]。
本文以某固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)用鋁合金環(huán)形件為研究對(duì)象,首先利用有限元軟件 ABAQUS 對(duì) 2219 鋁合金環(huán)形件淬火及脹形進(jìn)行有限元模擬,將整個(gè)過(guò)程中的殘余應(yīng)力進(jìn)行了對(duì)比,從而得到不同脹形量對(duì)環(huán)形件的淬火殘余應(yīng)力的消減規(guī)律。再進(jìn)行 2219鋁合金環(huán)形件淬火及脹形試驗(yàn),采用壓痕應(yīng)變法測(cè)試環(huán)形件殘余應(yīng)力,比對(duì)試驗(yàn)結(jié)果與模擬結(jié)果。
【結(jié) 論】
對(duì) 2219 鋁合金環(huán)形件的淬火殘余應(yīng)力進(jìn)行了研究,建立有限元模型,獲得 2219 鋁合金環(huán)形環(huán)淬火殘余應(yīng)力的詳細(xì)結(jié)果,進(jìn)行脹形的有限元模擬,分析了不同脹形量下環(huán)形件淬火殘余應(yīng)力消減效果,并設(shè)計(jì)驗(yàn)證比對(duì)試驗(yàn)。主要結(jié)論如下:
(1)2219 鋁合金環(huán)鍛件淬火殘余應(yīng)力較大,分布不均勻,必須采取措施予以消除。
(2)脹形法可有效消減鋁合金環(huán)形件淬火殘余應(yīng)力,尤其是應(yīng)力集中區(qū)域殘余應(yīng)力消除效果最為明顯。當(dāng)脹形量為 3%時(shí),鋁合金環(huán)形件的殘余應(yīng)力消除效果最佳,殘余應(yīng)力幅值降低至 40MPa 以?xún)?nèi),很好地消除鋁合金環(huán)形件的殘余應(yīng)力,為最優(yōu)脹形量。
(3)開(kāi)展淬火及脹形工藝試驗(yàn),采用壓痕應(yīng)變法測(cè)試環(huán)形件殘余應(yīng)力。脹形量為 3%時(shí)殘余應(yīng)力消減效果最好,有限元模擬與試驗(yàn)獲得的殘余應(yīng)力變化規(guī)律趨于一致。
以下是正文: