一家专注流体压力成形技术
【作 者】杨天南;蔡晋;杨踊
GH536合金是由Cr和Mo固溶强化的鎳基高温合金， 与美国哈氏合金成分相似，适用于制造航空发动机燃烧室内衬、帽罩、叶片、尾锥、集气环等部件，具有良好的高温抗氧化性和结构稳定性[1]。航空发动机燃烧室GH536合金帽罩具有复杂薄壁曲面翻边结构，翻边成形质量差，翻边过程中金属流线拉伸到达屈服极限， 不能翻出径深比较大的深孔，翻边后薄板的残余应力较大，薄板的变形也比较大，孔边缘根部力学性能不能保证，通常存在毛刺、撕裂、硬化层、缺口敏感性强等缺陷，凸模及预制孔的轮廓形状与翻边成形过程工艺参数共同决定了孔的边缘状况[2-3]。翻边成形过程涉及弯曲和拉伸的局部变形，20世纪60年代，Yamada和Koide[4-5]应用塑性增量理论研究了屈服应力和应变硬化在应变和应力分布中的联合效应，建立了封闭表达式计算最大允许变形孔的几何形状的函数。Johnson等[6]进一步研究了孔翻边失效变形问题，认为边缘破裂的初始阶段受凸模几何形状的影响。国内乔迈等[7]以发动机内流道飯金件加工成型为例，介绍了该件存在的缺陷和问题，通过数值分析给出三种结构止裂孔应力分布情况。姜立忠等[8]使用GH536高温合金材料研究了翻边孔冲压件的一般翻孔成形过程，研究了翻边成形过程中孔边缘开裂和竖边变形问题，通过有限元仿真得出除了改善冲孔的表面质量外，在翻孔过程中添加润滑油的方法，减少摩擦力，可以避免开裂的发生。基于上述研究，考虑到GH536高温合金帽罩薄壁异形孔翻边的复杂形状特征，本文主要针对GH536高温合金帽罩翻边成形过程中应力应变分布状态进行数值研究，研究不同凸模形状及合模方式对成形过程中应力及应变分布的影响，并给岀翻边成形工艺参数建议。
【结 论】
①在帽罩翻边成形过程中 ，环形凸起与翻边异形孔连接区域应力场均值较高，整体应力水平分为3个部分，法兰及帽罩中心区域为低应力区，帽罩环形凸起区域(除异形孔区域)为中等应力区，帽罩环形凸起区域翻边异形孔连接区域为高应力区。
②在帽罩翻边成形过程中，凸模前缘过渡特征对异形孔局部区域应力场影响显著集，延长凸模圆角过渡区域可以减少应力集中效应，同时增加成形区域应力分布均匀性，以降低畸变程度过高引发破裂的风险。
③对于具有复杂异形孔的环形帽罩翻边成形，在帽罩环形凸起区域两侧采用上下模形式可以提高异形孔前缘及局部区域应力分布均匀性，同时降低环形凸
起区域向翻边侧凹陷变形程度，使翻边后整体环形凸起区域及翻边区域成形精度提高。
④环形凸起与翻边异形孔连接区域塑性应变场均值较高，与应力场极值分布区域划分相对应，异形孔前缘易产生较高的应变分布，引起不均匀变形，优化凸模形状及合模方式后，模型塑性应变整体呈下降趋势，翻边区域整体应变均匀性较初始模型有明显提高。
以下是正文：
