拉杆热收口工艺研究

上半月出版Casting· Forging· Welding!金属铸锻焊技术拉杆热收口工艺研究郑贵全(沈阳飞机工业(集团)有限公司,辽宁沈阳110034)摘要:在对铝合金2D12T4拉杆管材毛料进行热收口时,由于设备、工装、工艺参数等对收口质量影响很大并且材料的变形系数很小,成形难度很高,所以可能出现铝管弯曲并产生凸棱收缩区厚度不均起皱等缺陷。针对常出现的缺陷,对该工艺过程作了研究,分析了缺陷产生的原因,并给出了解决措施。实践证明,这些措施对保证和提高拉杆热收口质量是有效的。关键词:拉杆;热收口;铝合金2D12T4中图分类号:TG3762文献标识码:A文章编号:1001-38142010)15009903Research on Hot Shell Nosing Process for StrutZHENG Guiquan(Shenyang Aircraft Corporation, Shenyang 110034, China)Abstract: The equipment, process tools and process parameters have great influence on the quality of hot shell nosingparts,and the material deformation coefficient is so small that forming is very hard, so the bend and edge of Al strut, theuneven thickness and wrinkle in closing area and so on may occur during hot closing the aluminum alloy 2D12 T4 strut.Aiming at the defects, the hot shell nosing process was researched, the causes were analyzed, and some measures wereguarantee the quality of hot shell nosing partsey words: strut; hot shell nosing; aluminum alloy 2D12 T4热收口工艺方法属于金属热成型范畴,它是将和剖切内形分别见图1、2。拉杆热收口工艺流程主定壁厚尺寸的金属管件端头局部在专用设备上逐要工序有下料、毛坯加热成型。步加热到一定温度逐渐镦粗成形,使管子端头直径不变或变小而壁厚增大,满足尺寸要求并在内腔形成一定形状的一种加工方法。采用热收口工艺加工的飞机操纵系统拉杆,结构简单,安装方便,加工工序少,成本低,是较理想的操纵系统拉杆结构方式。使用热收口工艺加工飞机操纵系统铝合金拉图热收口后零件图2热收口后零件剖切内形杆,由于设备、工装、工艺参数等方面对收囗质量影Fig 1 Part after hotFig 2 Partial section after ho响很大,并且材料的变形系数很小,成形难度很高shell nosing在成型过程中,经常出现许多问题,报废率高吗。本1,1下料文对该拉杆的热收口工艺过程进行了研究,确定了挤压和镦粗时,毛坯理论长度在体积为常数的常见问题的原因,并制定了有效的解决措施。条件下进行计算,见图3。1拉杆及其工艺流程介绍拉杆材料为铝合金2D12T4,热收口后的零件收稿日期:20100206中国煤化工图作者简介:郑贵全(1976-),男,辽宁丹东人,工程师,主要研究方向:金属成形工艺;电话:02486595202CNMHGhell nosingE-mail:zhengguiquan76@163.com毛坯理论长度L按下列公式计算:《热加工工艺》2010年第39卷第15期金属铸锻焊技术 Casting· Forging· Welding2010年8月L=L2+20. 131d-D1(D+D, +dxd -(d+dY-DxD,0785(D-式中:L1为零件挤压部分长度;D1为零件挤压部分变形区毛坯过渡区外径;d为零件挤压部分内径;L2为零件未挤压部分C变形区初始截面D.凹模起始区长度;D为毛坯外径;d为毛坯内径;a为圆椎和圆柱同一母线形成的锐角。零件挤压柱形部分内径d1按下列公式计算d=d3+28式中:d为拉杆螺纹底孔直径;8为单侧加工余量图4区域定义图单侧加工余量δ一般按表1取值Fig 4 Defining map of zones衰1单侧加工余量Tab 1 Tbe unilateral metal allowanceK=×100%拉杆加工后的内径/式中:S为毛坯壁厚;D为毛坯外径。单侧加工余量δ/mm挤压和镦粗的变形程度用系数m表示,挤压和毛坯实际长度一般通过2~3个成型毛坯试样镦粗在m09~05和壁厚不小于1m时完成。来确定。把管材切成毛坯时,应留有端面加工余量m=D/D(4)2~5m。成型前,用车床加工端面去掉工艺余量,式中D1为零件挤压部分外径;D为毛坯外径。外径倒角05mmx45°,内径倒角02mmx45°,清除毛坯挤压和镦粗用一个工序来完成。工艺过程导管内的金属屑。用目视法检验毛坯表面质量不应的基本工艺参数有:成型压力凹模温度、工序开始有各种缺陷。前毛坯在凹模内的保持时间、变形速度、工作行程12毛坯加热压力P是管材成型所必需的,其计算公式为毛坯通过与加热到必须温度的凹模工作面接触PFx的方式进行加热。只有变形区内的毛坯温差保持在式中:0为初始截面加热温度比凹模加热温度小100~120℃之间,才能顺利成型。要使毛坯达到必100℃时材料的瞬时强度F为导管截面面积。要的温差,在成型前应调整好毛坯在凹模起始区的挤压和镦粗时,凹模最佳温度为(480±5)℃保持时间及成型机撞锤的运动速度。温差随撞锤的毛坯在凹模内的保持时间取决于毛坯壁厚。对于运动速度增加而增加。毛坯最佳加热温度是使毛坯壁厚为1~1.mm的毛坯,保持时间为10~15s;对于成型后达到所要求的变形温度,且不失稳,低倍及显壁厚为2~25mm的毛坯保持时间为20~45s微组织符合要求。理论变形速度υ取决于毛坯壁厚、毛坯外径和变形区指毛坯变形后形成产品的区域;毛坯过凹模起始区长度,计算公式为:渡区指外力向变形区过渡的区域;变形区初始截面指变形区与过渡区的共同边界;凹模起始区指变形区初始截面与凹模外端面之间的部分。各部分的定式中S为毛坯壁厚;A为系数,取决于毛坯壁厚(S义见图44=1mm时,A=65;S-1.5~2.5mm时,A=75);h为凹13成型模起始区长度;D为毛坯外径。操纵拉杆端部通过挤压和镦粗成型,也就是通管状毛坯一个端部变形的工作行程理论值为原过轴向力使毛坯向凹模内移动,减小外径和内径以始毛坏和已变形手坯长度差的1/2。增加毛坯端部壁厚。中国煤化工程一般通过2~3挤压和镦粗过程的稳定性取决于毛坯的相对厚个成CNMHG度K:热收口过程中,使用润滑剂不但对零件热收口Hot Working Technology 2010, Vol39, No 15上半月出版Casting· Forging· Welding金属铸锻焊技术表面粗糙度有好处,而且对热收口时的金属流动减置(中心架)改为径向可调方式,使零件的中心轴线小收口力也有一定作用。拉杆热收口时采用的润和凹模中心轴线始终保持共线;同时为了提高运动滑剂为晶体石墨、滑石粉黄丹、汽缸油按配比(体积时的平稳性,增加了中心架的支点提高了中心架的比)2:2:3:13配制而成。刚性,减少了收口过程中的中心架受力变形,偏心问2常见质量问题分析及处理题得到根本解决。润滑剂也影响管子在模腔中的均匀流动,应避免油中产生颗粒,防止颗粒在模腔里增由于2D12T4材料的变形系数小,成形难度很大摩擦,导致铝管在圆周方向上受力不均匀通过采大,并且设备、工装、工艺参数等各方面对热收口质取上述两方面措施,即可保证铝管变厚部分获得均量均有影响。因此在成型过程中可能出现很多问匀的厚度。题,下面对常出现的技术问题及其原因进行分析,并24收缩区起皱给出处理措施。测量成形后起皱的管子发现铝管过渡区的角度1铝管弯曲并产生凸棱符合模具图纸给定的值,收缩区起皱的主要原因是由于铝管受一轴向各截面相等的力,铝管弯曲凹模入口处半径尺寸设计不合理,不是均匀过渡使是由于压杆失稳造成的,铝管在到达凹模附近区域凹模入口处变为圆角均匀过渡,并减小内腔表面粗时,所受的热能量不够,变形抗力依然很大,致使在糙度解决了起皱问题受力薄弱区(凹模孔口处)开始弯曲并产生凸棱。因25凹模在过渡装置中卡死此采取措施保证铝管在凹模里的温度及预热时间和凹模和过渡装置热涨量与凹模和过渡装置的尺推进速度让铝管在凹模里获得最充分的热量零件寸协调问题是造成凹模在过渡装置中卡死的主要原材料的内应力急剧下降,以减少变形抗力。在保证铝因。受热后产生实体膨胀,消除间隙甚至产生过盈管得到充分的热量方面,温度是关键因素,因此,就量,在长度和轴向方向上都产生干涉,从而使凹模在必须把握温度控制设备和温度显示设备特性和状过渡装置中卡死。凹模与过渡装置的装配关系及尺态。经相关工艺试验:发现铝管弯曲、产生凸棱是由寸协调情况,与设计选用的材料有关系。设计工装于凹模实际温度低于规定温度150℃,通过解决热时,从相关关联尺寸当中找到主配合尺寸,其余的尺电偶和温度表的问题,把握住热电偶及控制电路的寸考虑一定间隙以补偿热涨量,从而避免了过度装工作规律,成功地解决了产生凸棱及弯曲现象置和凹模的卡死现象。间隙一定要适中,以能补偿热22收缩区不变厚涨量为宜,过小会产生卡死现象,过大会导致铝管推铝管进入凹模内时,在预热区热量已经很大,这进和拉出过程中产生冲击。样在推进的材料体积一定的情况下,铝管在预热区就达到内应力很低的状态开始提前变厚,而没有完3结束语全在收缩区变厚,从而收缩区的厚度不够,预热区反热收口成型拉杆是一项较新的工艺,正被应用而太厚了。由此采取措施减少凹模预热区长度,提高于新型飞机上。由于热收口质量影响因素多,只有推进速度,从而保证铝管到过渡区时热量达到使铝确定好各项工艺参数,设计出合理的工装模具,并进管材料内应力急剧下降所需的热量,又保证预热区行正确操作,才能保证加工出合格产品。确定技术参内铝管吸收的热量不过高,应力下降不急剧,从而改数时,应该把理论值与实际试样相结合来确定。变收缩区不变厚的现象。23收缩区厚度不均匀参考文献:收缩区厚度不均匀是铝管推进轴线和凹模轴线]李庆军,铝合金体一次热收口成形的影响因素门轻合鱼不共线及润滑剂质量不好造成的。由于轴线偏心,导加工技术,2002,(30):4950致管子所受轴向力沿圆周方向不均匀,有的截面压2]张士林,任颂赞,简明铝合金手册.上海:上海科学技术文力大,有的截面压力小,致使管子进入收缩区时,材料流动速度不均匀因此采取措施把铝管的定心装TH中国煤化工影响研究门锻压技术CNMHG《热加工工艺》2010年第39卷第15期101