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金属精密冷锻成形是一种发展迅速的高效率、高精度、优质、低耗的冷态精密锻造加工工艺,是材料塑性加工领域的一个重要分支,在国民经济发展及材料加工领域中占有相当重要的地位,目前正朝着精密化、复杂化、批量化等方向快速发展。铝合金由于具有比重小、比强度高、比刚度高等一系列优点,已成为各个工业部门机械零部件必不可少的材料,铝合金精密冷锻件也已大量使用在各个工业部门。随着对铝合金锻件需求的日益增加,其市场潜力巨大。但是在铝合金异形零件的冷精锻加工过程中,由于受到种种因素的影响,其精密冷锻工艺常出现成形缺陷较多、表面质量不高、毛坯表面处理及润滑措施不够理想、试模周期较长、费用高等工艺问题。
本文结合实际冷锻工艺实验和有限元数值模拟分析技术,对6061铝合金、LY12铝合金异形件的精密冷锻成形技术进行了研究,研究内容和所取得的成果主要集中在以下几个部分:
(1)研究了更适合于重载情况下冷锻、挤压工艺摩擦系数测定的新方法。自行设计了浮动凹模实验装置、推导摩擦系数计算理论公式、确定实验原理与步骤。通过实验测定摩擦载荷突变量及其他有关实验数据,最终确定重载情况下冷锻、挤压工艺摩擦系数。实验结果表明,这种新方法能准确地测定重载冷锻、挤压工艺摩擦系数和评价毛坯表面处理及润滑的有效性。
(2)研究了提高锻铝、硬铝合金冷锻件表面质量的方法。本文主要在毛坯表面处理技术及润滑措施方面,进行了6061铝合金、LY12铝合金冷锻毛坯的碱氧化与润滑实验,其它表面处理与润滑提高措施实验,并在实际的生产中制定了具体的工艺措施,掌握了控制6061铝合金、LY12铝合金冷锻件表面裂纹、拉伤等缺陷的方法,有效提高了铝合金冷锻件的表面质量。
(3)应用有限元数值模拟分析技术,结合实验、实际生产研究铝合金异形件的冷锻成形技术。本文主要结合6061铝合金花键壳体、6061铝合金固定支架的冷锻实际生产实例,应用分析软件DEFOEM-3D,分析了其金属流动规律、应力应变分布、冷锻缺陷成因等,并提出相应的改进方案,最终解决其冷锻缺陷问题,有效缩短了试模周期,优化了模具设计和工艺方案。
本研究结果对提高铝合金异形件冷锻成形工艺水平和表面质量具有一定的参考价值。