弯管锻件成形工艺模拟分析

文／苏丽芬·陕西宏远航空锻造有限责任公司

近几年，被广泛应用于航天航空设备上的弯管形状的模锻件很多，作为连接件，由于其形状特点，荒型的设计至关重要，会直接影响模锻件的消耗、模具的寿命及锻件的成形。在众多弯管中，我们选择了一种以弯曲点为中心，两侧长度非对称且落差较大的锻件进行模拟工艺分析，锻件外形见图1。

图1 锻件外形

此锻件整体尺寸较小，弯曲点两侧不对称并且靠近一端头只有十几个毫米，此类锻件的荒型成形难度较大，为了满足模锻件成形，需要设计胎模弯曲。

荒型成形工艺模拟分析

根据锻件外形设计荒型，为了有效提高材料利用率，满足锻件成形，现将荒型设计成如图2 所示。荒型基本按锻件外形设计，尺寸在锻件本体的基础上增加了毛边量，经计算，荒型重量为0.91kg。

图2 理论荒型

荒型镦粗工艺模拟分析

根据荒型外形，需要经过镦粗-弯曲成形。先设计镦粗胎模(图3)，镦粗胎模材料选用5CrNiMo，棒料放入镦粗胎模中间处。

对镦粗过程进行模拟，参数见表1。采用4锤成形，上下模基本重合，未发生折叠，荒型表面质量良好，模拟成形过程见图4，荒型见图5。

模拟后进行温度分布分析(图6)，镦粗后温度在271 ～446℃，接触下模具部分温度较低，其他部分温度较合适，为了保证锻造温度，镦粗工步采用一火完成。

表1 镦粗模拟参数

图3 镦粗胎模

图4 模拟成形过程

图5 镦粗荒型模拟结果

荒型弯曲工艺模拟分析

荒型镦粗后，需要进行弯曲才能达到锻件成形所要求的荒型，如何设计弯曲胎模及弯曲方向如何取舍是难点，为此我们模拟了以下4 种弯曲方案。……