飛機起落架外筒鍛件徑向鍛造式應(yīng)變誘發(fā)半固態(tài)擠壓工藝的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于飛機起落架制造技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及飛機起落架外筒鍛件徑向鍛造式應(yīng)變誘發(fā)半固態(tài)擠壓工藝。
【背景技術(shù)】
[0002]半固態(tài)加工是20世紀(jì)70年代美國麻省理工學(xué)院的Flemings教授提出的一種金屬成形方法。所謂半固態(tài)加工，就是將金屬加熱到固相線和液相線之間的溫度，保溫一定時間，以獲得球形或者近球形的晶粒，然后再對其進行成形的工藝技術(shù)，而半固態(tài)擠壓鑄造工藝是指將半固態(tài)坯料加熱到有50%左右體積液相的半固態(tài)狀態(tài)后放到經(jīng)過預(yù)熱的模具型腔內(nèi)，隨后合模，實現(xiàn)金屬熔體充填流動，并且施加較高的機械壓力使金屬熔體在高壓條件下凝固并發(fā)生少量塑性變形的工藝，其成形過程中，球形或者近球形的半固態(tài)漿料具有流動性好、成形力低及成形后的零件性能好等優(yōu)點，因此該工藝受到越來越多的重視。
[0003]在半固態(tài)成形過程中，如何獲得具有非枝晶細(xì)小均勻近球狀微觀組織的半固態(tài)漿料是一個非常關(guān)鍵的環(huán)節(jié)，該環(huán)節(jié)直接決定了后續(xù)半固態(tài)成形的成功與否，到目前為止，雖然人們已經(jīng)開發(fā)了許多制備金屬半固態(tài)漿料的新工藝和新技術(shù)，如電磁攪拌法、機械攪拌法、超聲振動法、應(yīng)變誘發(fā)熔化激活法(SIMA)、熱處理法、半固態(tài)等溫轉(zhuǎn)變法、噴射沉積法等，但成功商業(yè)應(yīng)用的球狀或粒狀初晶半固態(tài)金屬漿料和連鑄坯料生產(chǎn)技術(shù)只有電磁攪拌和應(yīng)變誘發(fā)熔化激活法(SIMA)。
[0004]飛機起落架是飛機的關(guān)鍵部件之一，是在飛機起飛、著陸時用于支撐重量、吸收撞擊能量的部件，在此過程中要承受極大的沖擊載荷，并且受偶然因素影響較大，因此起落架的使用條件十分惡劣，其性能的優(yōu)劣直接關(guān)系著整個飛機的正常運作。隨著飛機起落架在近、現(xiàn)代的設(shè)計過程中的作用日益突出，飛機起落架的可靠度、壽命和耐用性等綜合性能要求越來越高。
[0005]目前，飛機起落架的主要結(jié)構(gòu)件材料主要以超高強度鋼、鈦合金為主，如國外民機起落架選材主要應(yīng)用300M鋼、4340鋼、30CrMnSiNi2A、高強度鈦合金及鋁合金等高性能材料，其制造工藝主要包括:鍛造制坯、鍛件理化性檢測及超聲波探傷、鍛件毛坯表面大余量數(shù)控“扒皮”加工、內(nèi)孔型腔材料去除加工等，其中，內(nèi)孔型材料去除加工過程中，存在材料去除量巨大、材料浪費嚴(yán)重的缺點，此外，飛機起落架成形材料多為超高強度鋼和鈦合金，均為難切削加工材料，切削加工過程中刀具磨損相當(dāng)嚴(yán)重，尤其是飛機起落架的內(nèi)深長孔采用普通車削加工方法加工時，刀桿剛性不足和刀具耐用度過低的固有缺陷很難滿足零件加工要求，尺寸精度、表面粗糙度不易保證。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點，本發(fā)明的目的在于提供飛機起落架外筒鍛件徑向鍛造式應(yīng)變誘發(fā)半固態(tài)擠壓工藝，通過該工藝，以較少體積的材料制備出具有非枝晶細(xì)小均勻球狀微觀組織的葉片。
[0007]為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案為:
[0008]飛機起落架外筒鍛件徑向鍛造式應(yīng)變誘發(fā)半固態(tài)擠壓工藝，包括以下步驟:
[0009]I)棒料初步變形:先準(zhǔn)備用于成形飛機起落架外筒鍛件的超高強度鋼或鈦合金材質(zhì)的金屬棒料I ;然后對金屬棒料I預(yù)熱并進行反復(fù)的鐓粗、拔長，以獲得存貯畸變能的畸變態(tài)金屬棒料2 ；
[0010]2)棒料徑向鍛造:利用余熱對步驟I)中得到的畸變態(tài)金屬棒料2進行徑向鍛造，利用徑向鍛機在坯料周圍對稱分布的四個錘頭，對畸變態(tài)金屬棒料2沿徑向進行高頻率往復(fù)鍛打，同時利用機械手帶動預(yù)熱的畸變態(tài)金屬棒料2邊做旋轉(zhuǎn)運動邊做軸向進給運動，使坯料在多頭螺旋式延伸變形情況下拔長變細(xì)，以獲得徑向鍛造畸變態(tài)坯料3，且保證該徑向鍛造畸變態(tài)坯料3的徑向斷面的收縮率達(dá)到40 %以上，隨后，對徑向鍛造畸變態(tài)坯料3進行淬火處理；
[0011]3) 二次重熔:將步驟2)中得到的經(jīng)過淬火處理的徑向鍛造畸變態(tài)坯料3放入電爐或者中頻感應(yīng)加熱爐中進行加熱及保溫處理，且控制加熱溫度為金屬棒料I的半固態(tài)溫度區(qū)間范圍內(nèi)，保溫時間為5?30min，以獲得固相分?jǐn)?shù)在40%?60%之間且具有細(xì)小、均勻、球狀微觀組織的飛機起落架外筒鍛件半固態(tài)坯料4 ;
[0012]4)半固態(tài)擠壓工藝:先將步驟3)獲得的飛機起落架外筒鍛件半固態(tài)坯料4放入半固態(tài)擠壓模具的型腔后進行合模；接著，推動半固態(tài)加壓模具的壓頭擠壓飛機起落架外筒鍛件半固態(tài)坯料4，從而完成飛機起落架外筒鍛件半固態(tài)坯料4在半固態(tài)擠壓模具型腔內(nèi)的充型，待充型完成后，繼續(xù)施加較高的壓力進行保壓直至該飛機起落架外筒鍛件半固態(tài)坯料4完全凝固為止，則獲得飛機起落架外筒鍛件半固態(tài)擠壓毛坯件5 ;隨后，開模取出飛機起落架外筒鍛件半固態(tài)擠壓毛坯件5并切去其澆口處多余的坯料，則獲得飛機起落架外筒鍛件初步成形件6，再對該飛機起落架外筒鍛件初步成形件6進行精加工，則獲得飛機起落架外筒鍛件7，完成飛機起落架的半固態(tài)擠壓。
[0013]相對于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明提供了飛機起落架外筒鍛件徑向鍛造式應(yīng)變誘發(fā)半固態(tài)擠壓工藝，具有以下優(yōu)點:
[0014]1.本發(fā)明利用半固態(tài)擠壓鑄造工藝制備的飛機起落架具有微觀組織晶粒細(xì)小，分布均勻且不存在縮松、氣孔等缺陷，產(chǎn)品力學(xué)性能好的特點。
[0015]2.與當(dāng)前傳統(tǒng)飛機起落架架的制造工藝相比，本發(fā)明采用半固態(tài)擠壓鑄造工藝制備飛機起落架具有所需成形力小的特點，此外，本發(fā)明材料利用率高，幾乎不存在材料浪費，節(jié)約了成本；
【附圖說明】
[0016]圖1是本發(fā)明的工藝流程圖。
[0017]圖2是本發(fā)明實施例中提供的飛機起落架外筒鍛件半固態(tài)擠壓模具的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018]圖3是本發(fā)明中實施例中飛機起落架外筒鍛件的半固態(tài)擠壓工藝過程中進行擠壓充型、保壓凝固時的原理示意圖。
[0019]圖4是本發(fā)明中實施例中飛機起落架外筒鍛件的半固態(tài)擠壓工藝過程中進行開模取件時的原理示意圖。
[0020]圖5是本發(fā)明中飛機起落架外筒鍛件初步成形件6的三維結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021]圖6是本發(fā)明中飛機起落架外筒鍛件成形件7的三維結(jié)構(gòu)示意圖；
【具體實施方式】
[0022]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做詳細(xì)描述。
[0023]參照圖1，飛機起落架外筒鍛件徑向鍛造式應(yīng)變誘發(fā)半固態(tài)擠壓工藝，包括以下步驟:
[0024]I)棒料初步變形:先準(zhǔn)備用于成形飛機起落