提高2A14铝合金筒形锻件力学性能的优化方案

岳战国，王宏儒，杨瑞瑞，崔启玉

(1.西安航空制动科技有限公司，陕西 西安 713100；2.北京创联智软科技有限公司，北京 100020)

1 产品情况简介

机轮缘是飞机上机轮刹车系统中的关键零件，该零件为2A14铝合金筒形锻件，飞机在起飞和着陆过程中机轮承受较大的载荷和冲击，因此设计部门对该零件的综合力学性能要求比较高。该零件在生产过程中力学性能检查取样位置及性能要求见图1和表1。该零件的锻件图及尺寸如图2所示，锻件在生产过程中，其2#取样位置的力学性能常出现不合格而导致产品报废，给生产带来很大影响。

图1 取样位置示意图Fig.1 Schematic diagram of sampling location

表1 锻件的力学性能要求Table 1 Mechanical performance requirements of forging specimens

图2 锻件图及尺寸(单位：mm)Fig.2 Forging drawing and dimensions(mm)

2 锻件力学性能不合格原因分析

锻件结构和锻造工艺方法是影响锻件组织流线和力学性能的主要因素，因此，在这里主要从产品结构及工艺方法方面进行分析。

对于图2所示的锻件，现有的锻造工艺是采用有连皮反挤成形。生产该锻件可以采用两种坯料进行反挤成形，即饼形坯和环形坯。饼形坯料自身在自由锻造过程中变形就不够充分，而且在模锻成形后锻件的流线不顺畅。因此，生产时采用环形坯料进行模锻。环形坯料由于在自由锻时经过“镦粗-冲孔-扩孔”等工序，金属变形充分，流线顺畅。采用Q-form软件对该锻件的结构进行辅助分析，如图3所示。

从图3a可以看出，锻件流线顺畅没有明显的涡流或穿流现象。从图3b塑性应变分布可以发现，环形坯料在锻造过程中变形很不均匀，与上模接触的筒内壁塑性变形大，外侧与下模接触的位置材料变形小，基本上保持自由锻环坯的状态。……