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铝合金环形座锻件等温精密成形工艺研究

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第４ｌ卷第１期　
２０１４年２月　
应　用　科　技　

Ａｐｐｌｉｅｄ　Ｓｃｉｅｎｃｅ　ａｎｄ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　
Ｖ＿０１．４１　Ｎｏ．１　

Ｆｅｂ．２０１４　

ｄｏｉ：１０．３９６９￣．ｉｓｓｎ．１００９—６７１Ｘ．２０１３０２００２　

铝合金环形座锻件等温精密成形工艺研究　
吴继超　，张艳秋　，赵亚楠　，江树勇　，单德彬　
１．哈尔滨飞机工业集团工程技术部，黑龙江哈尔滨１５００６０　
２．哈尔滨工程大学工程训练中心，黑龙江哈尔滨１５０００１　
３．哈尔滨工业大学材料科学与工程学院，黑龙江哈尔滨１５０００１　

摘要：为选择合适的铝合金环形座锻件等温精密成形工艺，防止各种缺陷的发生，并使其获得合格的力学性能和抗应　
力腐蚀性能，采用有限元方法模拟了环形座锻件的成形过程。分析了成形时的金属流动规律，并通过预锻制坯和三次模　
锻工艺形成了外形完美、性能合格的高质量铝合金环形座锻件。结果表明，环形座外环壁表面处易受剧烈剪切变形而产　
生粗晶缺陷，因此应适当减小该处的坯料体积。坯料设计时应精确计算体积，避免多余金属过多引起终锻后期的大量金　
属外排，从而防止外环壁折叠缺陷的产生。通过采用多次模锻的方法在每次模锻后去除多余飞边和连皮，既可以减小下　
一
阶段模锻成形过程中飞边桥部的阻力，降低模压力，又可以防止终锻时大量金属外排造成的折叠缺陷。　
关键词：铝合金；锻造；等温精密锻造；有限元法　
中图分类号：ＴＧ３１６　文献标志码：Ａ　文章编号：１００９—６７１Ｘ（２０１４）０１．００５９．０６　

Ｓｔｕｄｙ　ｏｎ　ｉｓｏｔｈｅｒｍａｌ　ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ　ｆｏｒｇｉｎｇ　ｐｒｏｃｅｓｓ　ｏｆ　ａｎ　ａｌｕｍｉｎｕｍ　ａｌｌｏｙ　ｒｉｎｇ　ｓｅａｔ　
ＷＵ　Ｊｉｃｈａｏ　，ＺＨＡＮＧ　Ｙａｎｑｉｕ２，ＺＨＡＯ　Ｙａｎａｎ　，ＪＩＡＮＧ　Ｓｈｕｙｏｎｇ　，ＳＨＡＮ　Ｄｅｂｉｎ。　

１．Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ，Ｈａｒｂｉｎ　Ａｉｒｃｒａｆｔ　Ｉｎｄｕｓｔｒｙ　Ｇｒｏｕｐ　Ｃｏ．，Ｌｔｄ．，Ｈａｒｂｉｎ　１　５００６０，Ｃｈｉｎａ　
２．Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ　Ｔｒａｉｎｉｎｇ　Ｃｅｎｔｒｅ，Ｈａｒｂｉｎ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　Ｕｎｉｖｅ￣ｉｔｙ，Ｈａｒｂｉｎ　１　５０００１，Ｃｈｉｎａ　
３．Ｓｃｈｏｏｌ　ｏｆＭａｔｅｒｉａｌｓ　Ｓｃｉｅｎｃｅ　ａｎｄ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｈａｒｂｉｎ　Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ　ｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｈａｒｂｉｎ　１５０００１，Ｃｈｉｎａ　

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎ　ｏｒｄｅｒ　ｔｏ　ｃｈｏｏｓｅ　ａｌｌ　ａｐｐｒｏｐｒｉａｔｅ　ｐｒｏｃｅｓｓ　ｆｏｒ　ｔｈｅ　ｉｓｏｔｈｅｒｍａｌ　ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ　ｆｏｒｇｉｎｇ　ｏｆ　ａｌｌ　ａｌｕｍｉｎｕｍ　ａｌｌｏｙ　ｒｉｎｇ　ｓｅａｔ，　
ｐｒｅｖｅｎｔ　ｔｈｅ　ｏｃｃｕｒｒｅｎｃｅ　ｏｆ　ｖａｒｉｏｕｓ　ｄｅｆｅｃｔｓ　ａｎｄ　ｍａｋｅ　ｔｈｅ　ａ１ｌｏｙ　ｐｏｓｓｅｓｓ　ｑｕａｌｉｆｉｅｄ　ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ　ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ　ａｓ　ｗｅｌｌ　ａｓ　ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ　ｔｏ　
ｓｔｒｅｓｓ　ｃｏｒｒｏｓｉｏｎ，ｔｈｅ　ｆｉｎｉｔｅ　ｅｌｅｍｅｎｔ　ｍｅｔｈｏｄ（ＦＥＭ）ｗａｓ　ａｄｏｐｔｅｄ　ｔｏ　ｓｉｍｕｌａｔｅ　ｔｈｅ　ｆｏｒｍｉｎｇ　ｐｒｏｃｅｓｓ　ｏｆｔｈｅ　ｒｉｎｇ　ｓｅａｔ　ｆｏｒｇｉｎｇ．Ｔｈｅ　
ｌａｗｓ　ｏｆｍｅｔａｌｆｌｏｗｗｅｒｅａｎａｌｙｚｅｄａｎｄｈｉｇｈ—ｑｕａｌｉｔｙ　ａｌｕｍｉｎｕｍ　ａｌｌｏｙｆｏｒｇｉｎｇ　ｏｆｔｈｅｒｉｎｇ　ｓｅａｔｗｉｔｈｐｅｒｆｅｃｔ　ｓｈａｐｅ　ａｎｄ　ａｐｐｒｏｐｒｉａｔｅ　
ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ　ｗｅｒｅ　ｏｂｔａｉｎｅｄ　ｂｙ　ｃｏｍｂｉｎｉｎｇ　ｐｒｅｆｏｒｇｉｎｇ　ｗｉｔｈ　ｔｈｒｅｅ　ｔｉｍｅｓ　ｏｆ　ｄｉｅ　ｆｏｒｇｉｎｇ．Ｔｈｅ　ｒｅｓｕｌｔｓ　ｓｈｏｗ　ｔｈａｔ　ｓｅｖｅｒｅ　ｓｈｅａｒ　
ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ　ｉｓ　ｅａｓｙ　ｔｏ　ｏｃｃｕｒ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｗａｌｌ　ｓｕｒｆａｃｅ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｏｕｔｅｒ　ｒｉｎｇ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｒｉｎｇ　ｓｅａｔ，ｗｈｉｃｈ　ｓｈａｌｌ　ｒｅｓｕｌｔ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｃｏａｒｓｅ—ｇｒａｉｎｅｄ　
ｄｅｆｅｃｔ，ＳＯ　ｔｈｅ　ｂｉｌｌｅｔ　ｖｏｌｕｍｅ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｚｏｎｅ　ｓｈｏｕｌｄ　ｂｅ　ｄｅｃｒｅａｓｅｄ　ｐｒｏｐｅｒｌｙ．Ｂｉｌｌｅｔ　ｖｏｌｕｍｅ　ｓｈｏｕｌｄ　ｂｅ　ｃａｌｃｕｌａｔｅｄ　ａｃｃｕｒａｔｅｌｙ　ｉｎ　ｔｈｅ　
ｐｒｏｃｅｓｓ　ｏｆｂｉｌｌｅｔ　ｄｅｓｉｇｎ　ＳＯ　ａｓ　ｔｏ　ａｖｏｉｄ　ｔｈｅ　ｏｕｔｆｌｏｗ　ｏｆｐｌｅｎｔｙ　ｏｆｍｅｔａｌ　ｃａｕｓｅｄ　ｂｙ　ｔｈｅ　ｅｘｃｅｓｓ　ｍｅｔａｌ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｌａｔｅ　ｓｔａｇｅ　ｏｆｆｉｎａｌ　
ｆｏｒｇｉｎｇ，ｗｈｉｃｈ　Ｃａｎ　ａｖｏｉｄ　ｔｈｅ　ｆｏｌｄｉｎｇ　ｄｅｆｅｃｔ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｗａｌｌ　ｏｆｏｕｔｅｒ　ｒｉｎｇ．Ｂｙ　ｍｅａｎｓ　ｏｆｍｕｌｔｉｐｌｅ　ｄｉｅ　ｆｏｒｇｉｎｇ，ｅｘｃｅｓｓ　ｍｅｔａｌ　ｉｎ　ｆｌａｓｈ　
ａｎｄ　ｗａｄ　ｉｓ　ｒｅｍｏｖｅｄ　ａｆｔｅｒ　ｅａｃｈ　ｄｉｅ　ｆｏｒｇｉｎｇ　ｓｔｅｐ，ｗｈｉｃｈ　Ｃａｎ　ｎｏｔ　ｏｎｌｙ　ｒｅｄｕｃｅ　ｔｈｅ　ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ　ｏｆｔｈｅ　ｆｌａｓｈ　ｂｒｉｄｇｅ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｎｅｘｔ　ｓｔａｇｅ　
ｏｆｄｉｅ　ｆｏｒｇｉｎｇ　ｔｏ　ｌｅｓｓｅｎ　ｔｈｅ　ｆｏｒｇｉｎｇ　ｆｏｒｃｅ，ｂｕｔ　ａｌｓｏ　ｐｒｅｖｅｎｔ　ｔｈｅ　ｆｏｌｄｉｎｇ　ｄｅｆｅｃｔ　ｃａｕｓｅｄ　ｂｙ　ｏｖｅｒａｂｕｎｄａｎｃｅ　ｍｅｔａｌ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｆｉｎａｌ　ｄｉｅ　
ｆｏｒｇｉｎｇ．　
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ａｌｕｍｉｎｕｍ　ａｌｌｏｙ；ｆｏｒｇｉｎｇ　ｐｒｏｃｅｓｓ；ｉｓｏｔｈｅｒｍａｌ　ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ　ｆｏｒｇｉｎｇ；ｆｉｎｉｔｅ　ｅｌｅｍｅｎｔ　ｍｅｔｈｏｄ　

７Ａ０９铝合金是一种ＡＩ－Ｚｎ－Ｍｇ—Ｃｕ系超高强铝合　
金，广泛应用于航空、航天等领域。随着航空构件向　
轻量化的发展，该类构件多被设计成复杂形状的整体　

收稿日期：２０１３—０２．２０．　
基金项目：国家自然科学基金资助项目（５０７７５０５１）．　
作者简介：吴继超（１９７３　），男，高级工程师；　
张艳秋（１９７３．），女，讲师，博士．　
通信作者：张艳秋（１９７３一），Ｅ—ｍａｉｌ：ｚｈａｎｇｙｑ＠ｈｒｂｅｕ．ｅｄｕ．ｃｎ．　

结构，而且要求锻件的尺寸精度高，力学性能好，流　
线沿锻件轮廓分布，以保证较高的抗应力腐蚀眭能，　
这就使得该类构件的成形难度也越来越大　】。　
等温模锻是一种能够实现少无切屑加工和精密成　
形的新工艺，这项工艺由于变形速率很低，工件长时　
间与环境温度保持隔离状态，可使工件温度变化减至　
最小，所以非常适合锻压形状复杂、投影面积大的零

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高精密压铸铝合金铸件的浸渗工艺研究

高精密压铸铝合金铸件的浸渗工艺研究

高精密压铸铝合金铸件的浸渗工艺研究摘要：高精密压铸铝合金铸件在压铸成型时，当它们由液体向固体变化过程中不可避免存在气缩孔等内部组织疏松铸造缺陷，从而造成铸件的气密性合格率比较低。

浸渗技术的出现解决了压铸过程中铸件内微孔等缺陷，从而提高了高精密压铸铝合金铸件的气密合格率，保证了铸件质量，降低了生产成本。

关键词：压铸铝合金铸件；浸渗剂；浸渗方式；浸渗工艺流程随着汽车行业快速的发展，所需求离合器壳体、阀体、缸体等高精密压铸铝合金铸件需求量越来越大，所要求的质量也越来越高。

然而气孔广泛存在于铝合金压铸成型过程中，并且其分布在不同的断面上，根据其分布特点来分，可以分为点状气孔、网状气孔及综合性气孔。

特别是一些小气孔难以为肉眼所见，如果它们被气体或液体渗透，将会导致严重的产品质量问题，使其丧失应有的功能。

浸渗作为一种处理气孔的方法而被广泛应用，其不仅能用于毛坯铸件上，而且可以用于机加工铸件上。

浸渗就是将浸渗剂填充至铸件疏松、气孔等缺陷内部，并通过固化加热处理，达到填充、密封、承压等效果的一种工艺方法。

本文结合了我司高精密压铸铝合金铸件的实际生产情况，研究出一条适合我司高精密压铸铝合金铸件的浸渗工艺路线，在其浸渗过程中对浸渗剂选择、浸渗方式选择、浸渗工艺流程进行了深入的研究。

1浸渗剂的选择浸渗剂是由无机物或者有机物按照一定比例混合配制而成的物质，用于密封有疏松、气孔等缺陷的铸件。

浸渗剂主要有两大类：无机浸渗剂和有机浸渗剂。

1.1 无机浸渗剂无机浸渗剂属于第一代浸渗剂，主要有碱金属硅酸盐、碱金属铝酸盐、硫酸盐及氯化物等，其中以硅酸钠（俗称水玻璃）为典型。

水玻璃浸渗剂主要用于上个世纪30年代，其优点不仅具有无毒、耐油特性，而且可以承受500℃以上高温；其缺点为浸渗后铸件不容易清洗、所需浸渗时间长、固化速度慢、且浸渗后渗漏比例仍旧比较高等。

显然相对于水玻璃浸渗剂优点，其缺点更为突出。

由于无机浸渗剂可靠性比较差，已在国内外压铸铝合金铸件应用上被淘汰。

铝合金半固态挤压成形工艺及理论研究

铝合金半固态挤压成形工艺及理论研究


最后，对实验结果进行分析，并基于实验结果进行了理论研究，包括半固态 挤压成形工艺的理论基础、工艺优化方法和挤压力计算等。本次演示的研究成果 表明，铝合金半固态挤压成形工艺具有诸多优点，相比传统液态挤压成形工艺， 半固态挤压成形工艺可以获得更高的制品质量、更优的力学性能和更好的表面完 整性。因此，本次演示的研究为铝合金半固态挤压成形工艺的应用和推广提供了 理论支持和实践指导。
半固态铝合金的制备工艺
半固态铝合金的制备工艺主要包括熔炼、球磨、热处理等步骤。其中，熔炼 是制备半固态铝合金的关键步骤，需要将铝、铜、镁等合金元素熔化在一起，并 控制好熔炼温度和时间，以保证合金的成分和组织稳定性。球磨是制备半固态铝 合金的另一个关键步骤，通过将合金粉末进行球磨处理，可以细化合金的晶粒尺 寸，提高合金的力学性能。热处理则是为了进一步优化合金的组织和性能，使合 金达到最佳的使用效果。
(1)制品质量更稳定：由于半固态浆料具有较好的流动性和稳定性，使得模 具内的材料更加均匀，减少了流体流动和不稳定性对制品质量的影响。
(2)力学性能更优：半固态挤压成形过程中，材料在模具内可以迅速达到高 密度，同时由于半固态材料的特性，使得制品内部晶粒更细小，力学性能更优。
(3)表面完整性更好：由于半固态挤压成形过程中模具内的材料分布更加均 匀，减少了模具表面的摩擦和划痕，使得制品表面更加完整。
铝合金半固态挤压成形工艺及 理论研究
摘要
本次演示主要介绍了铝合金半固态挤压成形工艺及其相关理论研究。首先， 简要介绍了铝合金半固态挤压成形工艺的研究背景和现状，阐明了本次演示研究 的重要性和意义。其次，详细阐述了铝合金半固态挤压成形工艺的基本原理和流 程，包括铝合金半固态制备、挤压成形工艺及其原理。接着，介绍了实验方法， 包括实验材料、实验设备和实验过程。
八大金属材料成形工艺

八大金属材料成形工艺

八大金属材料成形工艺1铸造液态金属浇注到与零件形状、尺寸相适应的铸型型腔中，待其冷却凝固，以获得毛坯或零件的生产方法，通常称为金属液态成形或铸造。

工艺流程：液体金属→充型→凝固收缩→铸件。

工艺特点：1）可生产形状任意复杂的制件，特别是内腔形状复杂的制件。

2）适应性强，合金种类不受限制，铸件大小几乎不受限制。

3）材料来源广，废品可重熔，设备投资低。

4）废品率高、表面质量较低、劳动条件差。

铸造分类：（1）砂型铸造（sand casting）砂型铸造：在砂型中生产铸件的铸造方法。

钢、铁和大多数有色合金铸件都可用砂型铸造方法获得。

工艺流程：技术特点：1）适合于制成形状复杂，特别是具有复杂内腔的毛坯；2）适应性广，成本低；3）对于某些塑性很差的材料，如铸铁等，砂型铸造是制造其零件或，毛坯的唯一的成形工艺。

应用：汽车的发动机气缸体、气缸盖、曲轴等铸件。

（2）熔模铸造(investmentcasting)熔模铸造：通常是指在易熔材料制成模样，在模样表面包覆若干层耐火材料制成型壳，再将模样熔化排出型壳，从而获得无分型面的铸型，经高温焙烧后即可填砂浇注的铸造方案。

常称为“失蜡铸造”。

工艺流程：优点：1）尺寸精度和几何精度高；2）表面粗糙度高；3）能够铸造外型复杂的铸件，且铸造的合金不受限制。

缺点：工序繁杂，费用较高。

应用：适用于生产形状复杂、精度要求高、或很难进行其它加工的小型零件，如涡轮发动机的叶片等。

（3）压力铸造(die casting)压铸：是利用高压将金属液高速压入一精密金属模具型腔内，金属液在压力作用下冷却凝固而形成铸件。

工艺流程：优点：1）压铸时金属液体承受压力高，流速快2）产品质量好，尺寸稳定，互换性好；3）生产效率高，压铸模使用次数多；4）适合大批大量生产，经济效益好。

缺点：1）铸件容易产生细小的气孔和缩松。

2）压铸件塑性低，不宜在冲击载荷及有震动的情况下工作；3）高熔点合金压铸时，铸型寿命低，影响压铸生产的扩大。

汽车用铝合金副车架成形工艺及应用现状

汽车用铝合金副车架成形工艺及应用现状

汽车用铝合金副车架成形工艺及应用现状铝合金作为一种轻量化的材料，自然也应用到了汽车领域。

其中，
铝合金副车架作为汽车重要的部件，更是在轻量化方面功不可没。

本
文将就铝合金副车架的成形工艺及应用现状进行分析。

一、铝合金副车架的成形工艺
铝合金副车架的成形工艺主要有压铸、铸造和锻造三种方式。

其中，
压铸是一种应用比较广泛的工艺。

压铸是指在锁模机上施压，把铝液
注入模腔中，持续一段时间后冷却形成一定的形状。

铸造则是直接将
铝液注入模具中，冷却形成所需的形状。

锻造是将铝坯放入模具中进
行锤击变形，最终形成所需的形状。

这三种成形工艺各有特点，在不
同的应用场景下都有着广泛的应用。

二、铝合金副车架的应用现状
铝合金副车架作为汽车的重要部件，目前在轻量化方面已经得到越来
越广泛的应用。

随着车体重量的减轻，行车能源的损耗也会相应减少，这不仅可以提高车辆的燃油效率，同时也有利于减少对环境的污染。

目前，德国大众、宝马、奥迪等欧洲汽车品牌已经开始采用铝合金副
车架，国内的吉利、比亚迪等汽车生产厂商也在不断推进这方面工艺
升级。

此外，铝合金副车架在运动场合下的应用也日益增多。

F1赛车、摩托
车等运动车辆都采用铝合金副车架，这有利于提高运动车辆的速度和灵活性，同时也更加安全。

对于普通消费者而言，铝合金副车架的应用也将使车辆更加安全可靠。

总的来说，铝合金副车架作为汽车轻量化的关键部件，在未来的发展中将越来越广泛地受到重视和应用。

铝合金副车架的成形技术也将不断地进步和完善，更好地满足人们对轻量化汽车的需求。