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某飞机轮毂挤压成形及热处理工艺研究

作　者: 于洋
导　师: 张星
学　校: 中北大学
专　业: 材料工程
关键词: 铝合金 等温挤压 有限元分析 模具设计 热处理
分类号: V262.3
类　型: 硕士论文
年　份: 2014年
下　载: 4次
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内容摘要


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。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-9
第一章 绪论  9-21
  1.1 研究背景  9-10
  1.2 国内外航空铝合金发展与展望  10-12
    1.2.1 国外航空铝合金的发展  10-11
    1.2.2 国内航空铝合金的发展  11-12
  1.3 机轮轮毂以及成形工艺  12-15
    1.3.1 国内外机轮轮毂概况  12-14
    1.3.2 国内外轮毂成形工艺现状  14-15
  1.4 数值模拟技术在塑性加工中的应用  15
  1.5 铝合金挤压成形技术  15-17
    1.5.1 铝合金挤压技术现状  15-16
    1.5.2 铝合金等温挤压技术  16-17
  1.6 铝合金强化手段以及热处理工艺  17-19
    1.6.1 铝合金的强化手段  17
    1.6.2 铝合金的热处理工艺  17-19
  1.7 选题的目的与研究意义  19
  1.8 本文的研究内容  19-21
第二章 挤压工艺分析以及数值模拟  21-39
  2.1 等温挤压的特点与方法  21-22
    2.1.1 等温挤压的特点  21-22
    2.1.2 等温挤压的实现方法  22
  2.2 工艺分析  22-24
  2.3 工艺计算  24-27
    2.3.1 挤压力与挤压次数的确定  24-25
    2.3.2 毛坯的形状与尺寸选择  25-26
    2.3.3 许用变形程度的计算  26-27
  2.4 反挤压成形数值模拟  27-35
    2.4.1 金属体积成形的有限元模拟特点  27
    2.4.2 体积成形有限元软件介绍  27-29
    2.4.3 模拟方案与基本参数  29
    2.4.4 轮毂成形过程分析  29-35
  2.5 工艺设计  35-37
    2.5.1 工艺参数的选择  35-36
    2.5.2 工艺方案制定  36-37
  2.6 本章小结  37-39
第三章 模具设计以及实验  39-47
  3.1 挤压模具设计  39-44
  3.2 实验验证  44-46
  3.3 后续热处理以及机械加工  46
  3.4 本章总结  46-47
第四章 不同热处理工艺对 7A04 铝合金性能的影响  47-58
  4.1 实验设计以及研究方法  47-48
  4.2 力学性能测试  48-49
  4.3 热处理实验方案以及结果分析  49-56
    4.3.1 固溶处理  49-52
    4.3.2 单级时效  52-53
    4.3.3 双级时效  53-56
  4.4 单级时效，双级时效性能对比  56
  4.5 本章总结  56-58
第五章 结论  58-59
参考文献  59-62
攻读硕士学位期间发表的论文  62-63
致谢  63-64

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中图分类: > 航空、航天 > 航空 > 航空制造工艺 > 飞机制造 > 零件制造
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