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A-100 钢大型复杂 模锻件的锻造方法及其预锻件设计方法

阅读：595发布：2020-05-12

专利汇可以提供A-100 钢大型复杂模锻件的锻造方法及其预锻件设计方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明涉及A-100 钢锻造领域，公开了一种A-100钢大型复杂模锻件的锻造方法及其预锻件设计方法。该A-100钢大型复杂模锻件预锻件采用杆部菱形截面的设计方式，可最大限度地提高锻件终锻过程的变形量，可使得锻件杆部心部的变形量≥25％，减小锻件不同位置的晶粒度级差要求，保证终锻件的晶粒度级差等级≤3级，同时实现预锻件快速定位，防止锻造过程坯料倾斜，保证锻件的充填。，下面是A-100 钢大型复杂模锻件的锻造方法及其预锻件设计方法专利的具体信息内容。

权利要求

1.A-100 钢大型复杂模锻件预锻件设计方法，包括如下步骤：
根据所要锻造的零件形状设计终锻件；
根据终锻件的结构设计简化的预锻件，预锻件的截面形状为菱形截面；
进行锻造的数值模拟，锻造的锻造方向与预锻件菱形截面的一条对角线一致；
根据数值模拟，调整预锻件菱形截面尺寸，最大限度的优化锻件各位置的变形量，使其趋于均匀；
根据数值模拟，调整预锻件菱形截面尺寸和预锻件其它位置尺寸，合理分配预锻件变形量和终锻件变形量，最大限度增加飞机起落架用大型复杂模锻件的预锻和终锻变形量，并使其不同位置变形量趋于均匀。
2.如权利要求1所述的A-100钢大型复杂模锻件预锻件设计方法，其特征在于：预锻件到终锻件的锻造过程中各部位每火的变形量至少为20％。
3.如权利要求2所述的A-100钢大型复杂模锻件预锻件设计方法，其特征在于：预锻件到终锻件的锻造过程中各部位每火的变形量至少为25％。
4.如权利要求1所述的A-100钢大型复杂模锻件预锻件设计方法，其特征在于：终锻件的晶粒度级差等级≤3级。
5.如权利要求1所述的A-100钢大型复杂模锻件预锻件设计方法，其特征在于：所述预锻件的菱形截面中平行于锻造方向的对角线的长度为h，垂直于锻造方向的对角线的长度为d，且h和d满足关系式：
1.36≤h/d≤1.56。
6.A-100钢大型复杂模锻件的锻造方法，其特征在于，包括如权利要求1-5中任一权利要求所述的A-100钢大型复杂模锻件预锻件设计方法。

说明书全文

A-100钢大型复杂 模锻件的锻造方法及其预锻件设计方法

技术领域

[0001] 本发明涉及A-100钢锻造领域，尤其是一种A-100钢大型复杂模锻件的锻造方法及其预锻件设计方法。

背景技术

[0002] 现代飞机包括大型客机和军用飞机用起落架多采用A-100钢等超高强度钢进行设计制造，锻件的关键技术指标力学性能和晶粒度对锻造过程中的变形量和锻造火次较为敏感。另外由于飞机起落架用大型复杂模锻件具有大型(锻件重量多超过1t)、截面积变化较大(最大可超过4倍)的异型枝丫类锻件特点，锻件难度系数为最复杂的S4级。预锻件设计不合理，易带来锻件变形不均匀、温度场不均等问题，造成锻件的组织性能控制难度大，且容易产生折叠等锻造缺陷，为锻件的组织均匀化制造带来较大难度。

[0003] 飞机起落架零件具有长轴、枝丫、多高包的特点，锻件设计时多采用随形方法设计，杆部均为长轴类结构。国内大部分飞机起落架用复杂模锻件为降低模具投入成本，多采用一套终锻模进行模锻成形，进而带来荒坯结构复杂、锻件各部位组织和性能差异较大；另有少部分飞机起落架用复杂模锻件虽增加了预锻模的设计与制造，为增加杆部变形量和降低预锻成形难度，起落架杆部预锻件均采用方形截面进行设计。

[0004] 飞机起落架用A-100钢大型复杂模锻件预锻件采用传统的方形截面设计方法，虽然在设计和预锻模加工过程降低了难度，但却不可避免的带来了终锻件变形的严重不均匀，最大变形量为最小变形量的4倍以上，进而带来锻件晶粒度差异＞3级以上，容易使锻件因混晶而导致报废。

[0005] A-100钢大型复杂模锻件预锻件采用传统的方形截面设计方法，容易带来终锻过程摆料时间偏长、始锻温度偏低、模具磨损程度偏大、锻造过程坯料倾斜导致终锻件沿杆部产生纵向折叠锻造缺陷等风险。

发明内容

[0006] 本发明所要解决的技术问题是提供一种A-100钢大型复杂模锻件的锻造方法及其预锻件设计方法，可以最大限度的降低荒坯难度、提高锻件终锻过程各位置的变形均匀性和锻件组织的均匀性。

[0007] 本发明公开的A-100钢大型复杂模锻件预锻件设计方法，包括如下步骤：

[0008] 根据所要锻造的零件形状设计终锻件；

[0009] 根据终锻件的结构设计简化的预锻件，预锻件的截面形状为菱形截面；

[0010] 进行锻造的数值模拟，锻造的压力方向与预锻件菱形截面的一条对角线一致；

[0011] 根据数值模拟，调整预锻件菱形截面尺寸，最大限度的优化锻件各位置的变形量，使其趋于均匀；

[0012] 根据数值模拟，调整预锻件菱形截面尺寸和预锻件其它位置尺寸，合理分配预锻件变形量和终锻件变形量，最大限度增加飞机起落架用大型复杂模锻件的预锻和终锻变形量，并使其不同位置变形量趋于均匀。

[0013] 优选地，预锻件到终锻件的锻造过程中各部位每火的变形量至少为20％。

[0014] 优选地，预锻件到终锻件的锻造过程中各部位每火的变形量至少为25％。

[0015] 优选地，终锻件的晶粒度级差等级≤3级。

[0016] 优选地，所述预锻件的菱形截面中平行于锻造方向的对角线的长度为h，垂直于锻造方向的对角线的长度为d，且h和d满足关系式：

[0017] 1.36≤h/d≤1.56。

[0018] 本发明公开的A-100钢大型复杂模锻件的锻造方法，包括如上所述的A-100钢大型复杂模锻件预锻件设计方法。

[0019] 本发明的有益效果是：本发明采用了菱形截面的预锻件设计代替了传统的方形截面的预锻件，可以保证锻件从预锻到终锻过程不同位置的变形均匀性和组织均匀性、不同批次锻件的批次稳定性，为大型复杂模锻件的批量稳定供货提供可靠保障，特别适用于飞机起落架等 A-100钢型复杂模锻件。附图说明

[0020] 图1是锻件的截面示意图；

[0021] 图2是本发明的实施例的锻件结构简图；

[0022] 图3是传统预锻件设计简图；

[0023] 图4是图3的A-A/B-B/C-C截面示意图；

[0024] 图5是传统预锻件终锻过程变形量分布图；

[0025] 图6是本发明的预锻件设计简图；

[0026] 图7是本发明的预锻件杆部采用菱形截面设计方法的示意图；

[0027] 图8为采用本发明的预锻件设计方法的变形量模拟预测图；

[0028] 图9是本发明的菱形截面杆部与上下模接触示意图；

[0029] 图10是传统的方形截面杆部与上下模接触示意图。

[0030] 附图标记：锻件本体1，毛边2，上模3，下模4.

具体实施方式

[0031] 锻件截面主要由锻件本体1和毛边2组成(见图1)，锻件的成形过程经历三个步骤：①荒坯镦粗成形；②锻件接触模具桥部并进一步受到阻力；③锻件充满。因此预锻件设计时，为合理分配不同位置变形量，必须通过优化截面结构实现。

[0032] 为更加清晰阐述本专利的设计方法，现以典型的飞机起落架用A-100钢大型复杂模锻件的预锻件设计结构，对本专利作进一步描述。

[0033] 锻件为某型号飞机的大型复杂主起外筒锻件，为长轴高包类锻件，锻件杆部随零件形状单边放量8～12mm进行设计，锻件图见图2。

[0034] 如图3和图4所示，传统预锻件采用方形截面设计方法，图5为传统方形截面预锻件终锻过程变形量分布图，终锻过程锻件各位置变形量差异较大，且锻件杆部心部变形量较小，有效变形量为15％。

[0035] 本专利预锻件设计方法，包括如下步骤：

[0036] 根据所要锻造的零件形状设计终锻件；

[0037] 根据终锻件的结构设计简化的预锻件，预锻件的截面形状为菱形截面；

[0038] 进行锻造的数值模拟，锻造的压力方向与预锻件菱形截面的一条对角线一致；

[0039] 根据数值模拟，调整预锻件菱形截面尺寸，最大限度的优化锻件各位置的变形量，使其趋于均匀；

[0040] 根据数值模拟，调整预锻件菱形截面尺寸和预锻件其它位置尺寸，合理分配预锻件变形量和终锻件变形量，最大限度增加飞机起落架用大型复杂模锻件的预锻和终锻变形量，并使其不同位置变形量趋于均匀。

[0041] 具体而言，本实施例中菱形截面尺寸和原有方形预锻件截面尺寸一致；

[0042] 菱形截面预锻件的菱形截面的高度为h，宽度为d，且h大于d，其中菱形截面的高度即为菱形截面平行于锻造方向的对角线的长度，宽度即为菱形截面垂直于锻造方向的对角线的长度，且为保证预锻及终锻阶段变形量较为均匀，以及保证预锻件的充满和终锻变形过程不因高宽比太大而产生的折叠等锻造缺陷，预锻件菱形截面的高宽比需控制在一定比例之内，h 和d满足关系式：

[0043] 1.36≤h/d≤1.56。

[0044] 如图6和图7所示，本发明的预锻件杆部采用菱形截面设计方法，图8为采用本发明的预锻件设计方法的变形量模拟预测图。其中，锻件杆部心部变形量最小，但达到了25％，在增大起落架杆部变形量的同时，可减小锻件终锻过程各部位的变形量，有效提高锻件的组织均匀性，使得终锻件的晶粒度级差等级≤3级。

[0045] 图10所示为传统的矩形截面杆部与终锻件接触示意图，预锻件摆料过程上模3和下模4 的开口高度b为130mm，如图9所示，采用本发明的预锻件设计方法，在预锻件摆料过程上模3和下模4的开口高度a仅为98mm，上模3和下模4的开口高度的大幅度减小，防止锻造过程出现的坯料倾斜、进而实现快速定位、提高锻件始锻温度，减小终锻模的磨损、减小沿起落架杆部纵向折叠缺陷。

[0046] 上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的是为了熟悉该技术领域的技术人员能够理解本发明的内容并据以实施，并不能以此来限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作出的等同变换或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

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