一家专注流体压力成形技术
【作 者】张志超;王煜;王建光;刘斯琪;曹晓;胡蓝
【摘 要】提出航天铝合金深腔零件整体成形方法,开展预制坯优化设计.对比分析直筒和变径筒两种预制筒坯结构变形规律,数值模拟研究了底部圆角对开口球形件液压成形的影响规律.以直径D=450 mm的球形整体零件为验证对象,进行底部圆角r=60 mm的变径筒形件的液压成形试验验证.结果表明:直筒坯液压成形时,赤道位置发生破裂;变径筒坯液压成形时,当胀形压力为16 MPa即发生贴模;液压成形时,筒端口自适应补料,所以上半球的壁厚分布均匀;随着底部圆角越大,筒底部减薄越小,筒壁厚越均匀;当底部圆角为r=60 mm时,开口球壳赤道位置壁厚减薄最严重,减薄率为11.1％,球底部减薄率为9.8％,开口球壳上半球壁厚差为0.17 mm,下半球壁厚差为0.43 mm。
【结 论】
针对开口球形件液压成形方法设计两种形状筒坯，进行了不同底部圆角条件下的液压成形数值模拟，获得优化的筒坯形状及尺寸，并进行了试验验证，得到主要结论如下：
1）开口球形件液压成形过程是预制筒坯各变形区曲率半径趋同的过程。筒底首先变形，随着筒底曲率半径的减小，筒壁开始发生变形，纬向曲率半径增大，经向曲率半径减小，最终成形为曲率半径均匀的球壳。
2）直预制筒坯液压成形时，筒底部的变形量较小，筒壁变形量较大，胀形时未贴模，筒壁即发生破裂。变径预制筒坯液压成形时，筒底部与筒壁的变形量基本一致，胀形压力为 14 MPa时，胀形贴模。变径预制筒坯胀形时所需压力小，且变形量分布更均匀。
3）采用变径筒坯，在筒底部圆角 r=60 mm 条件下，液压成形开口球壳的壁厚分布更均匀，消除液压成形开裂缺陷，球壳最大减薄率为 11.1%，上半球壁厚差为 0.17 mm，下半球壁厚差为 0.43 mm。处理+双时效的热处理制度，不仅充分优化 SLM 成 形 Inconel 718 合金的显微组织，也显著提高合金的高温拉伸性能、高温持久性能和常温拉伸性能，且均满足锻件标准。
将 SLM 成形 Inconel 718 合金过程的数值模拟、成形过程与后期热处理对组织性能调控的影响等研究内容紧密结合，才能对该技术有更加深入的理解。相关高校、科研院所可在该领域通力合作，不断创新，进一步推进增材制造技术在航天零部件制造领域的应用，进一步推动我国航天事业的发展。
以下是正文：
