航天装备轻量化对高性能铝合金复杂构件有广泛的需求,整体塑性成形是使该类零件力学性能满足产品要求的主要成形方法。本文采用理论分析、数值模拟和实验的方法对底部为“田”字形结构,双侧有“耳”的5A06铝合金复杂构件整体塑性成形工艺进行了研究。采用Deform软件对5A06铝合金复杂构件四种成形方案进行了数值模拟,分析了每种方案成形过程中金属流动规律及可能产生折叠、充不满等缺陷。复杂构件在金属流动分流处的五个“大变形工作带”最易产生挤压缺陷,只有坯料在凹模组件底部的投影全部含括“田”字四瓣凹模的四个凸起且合理分配金属的流动,才能避免挤压件缺陷的产生。确定了该构件镦粗预成形加复合挤压终成形的成形工艺方案。建立了复合挤压成形过程中金属流动的轴向分流模型,为成形力的理论计算提供了依据。采用局部开放式的成形方法,有效降低了复合挤压成形力。设计了预成形与终成形模具,两套模具都由凸模组件、顶出联动装置和凹模组件三部分组成。采用更换凸模组件中凸模冲头、顶出联动装置中“田”字形顶出块的方法,实现了两套模具其它零件的共用,降低了试制模具成本,缩短了模具制造周期。根据数值模拟结果,采用设计的模具对5A06铝合金复杂构件进行了成形实验,并对挤压件微观组织及性能进行了测试,实验结果与数值模拟及理论分析基本吻合。挤压件的抗拉强度比原材料提高了5%,伸长率提高了40%,晶粒明显细化,成形出的挤压件形状、尺寸及力学性能达到了产品要求,为轻量化用航天装备复杂构件塑性成形工艺制定提供了参考依据。
