1三角板热锻工艺性分析
该锻件中央大面积区域的厚度均为7．7mm，周围筋板厚度为24mm，较薄的中央区域在锻造过程中的温降较大，而结构复杂的筋板则容易出现终锻充填不足等锻造的缺陷．为此，采用与终锻件外形轮廓相近的坯料进行锻造成形，以保证锻件的成形质量．
2三角板热锻模具设计
2．1中间件设计
根据铝合金锻件的工艺设计原则，采取下料→预锻→终锻→切边的工艺流程，其中预锻主要对三角板中央大面积薄壁区域成形，终锻主要对筋板和凸台成形．铝合金锻件在温度为300～350℃时的收缩率为0．8%，以此分别设计预锻和终锻件．此外，对预锻件的长度和宽度尺寸进行缩小，比例因子均为0．9%;对预锻件的高度尺寸进行增大，比例因子均为1．1%，以保证终锻中锻件充填完好．
2．2模具设计
利用预锻件和终锻件设计铝合金三角板的热锻模具．将预锻模腔和终锻模腔安排在同一个模块上，其目的是减少锻造过程中锻件传输时的热损失．其中预锻模腔和终锻模腔在模块上采用对角式分布，这是为了减少锻造过程中模具的受力不均衡．为了保证锻件不出现塌角等充填缺陷，将预锻件的飞边厚度设计为2mm，终锻件飞边厚度设计为1mm，同时三角板上的凸台在预锻中不锻出．
3有限元模拟
基于有限元软件Deform-3D对三角板的成形过程进行模拟．坯料的材料为6061铝，单元体为78000个，最小网格尺寸为0．5mm，网格比例因子为2．在模拟中开启重划网格选项并进行体积补偿，上下模具设为刚体，模具材料均为H13钢．其中，上模具为主模具并设置运动速度为50mm/s．当预锻飞边为2mm时，上模运动停止;当终锻飞边为1mm时，上模运动停止．
4模拟结果分析
对三角板的热锻成形过程实施数值模拟，分析预锻和终锻过程中的成形载荷、温度场、应力应变场和成形缺陷，以研究工艺模具设计的合理性．
4．1温度场分析
由于预锻中锻件的温降较大，锻件中央大面积区域的温度普遍低于256℃，最低温度为181℃;而终锻中锻件的温度变化不大．这是由于锻件长而薄，导致锻件与模具之间产生大量的热传递，从而使得锻件温度快速降低;而终锻过程中锻件变形量小，工件与模具接触时间短，故少，温降小．可以通过提高模具预热温度来解决工件温降过快的问题，但温度过低会使成形载荷剧增且锻件容易表面开裂，温度过高会导致锻件性能下降，合适的锻造温度为450～480℃．
4．2应力应变场对比
预锻中锻件的等效应力范围为112～140MPa，而终锻中锻件的等效应力主要范围为82～141MPa，说明在预锻和终锻中，锻件的变形能力基本一致．预锻件和终锻件的等效应变分布可见，锻件在预锻和终锻结束时的变形主要发生在飞边附近，而此时正是成形载荷急剧上升的阶段，表明飞边厚度对铝合金锻件的成形至关重要．本文选择的预锻飞边厚度为2mm，终锻飞边厚度为1mm，兼顾了成形载荷和锻件切边变形等因素．
4．3锻造缺陷分析
因为铝合金三角板锻件因其壁厚不易出现折叠，终锻折叠角＜211°，因此锻件不易产生折叠缺陷．锻件内壁和飞边区域的破坏因子较高，表明铝合金三角板锻件极易出现开裂，甚至导致锻件报废．同时，应该合理设计锻件的温度和坯料尺寸，避免大变形造成锻件表面的开裂．
4．4成形载荷分析
在预锻和终锻中，模具的最大载荷分别为2320t和2830t，且上下模具的载荷一致．尽管坯料外形与终锻件的尺寸匹配较好，但由于铝合金锻件飞边厚度较小致使锻造载荷较大．此外，由于该锻件筋板较薄，厚度尺寸为7．7mm，在锻造过程中，模具传热使得锻件温度大幅降低，金属变形抗力上升，引起锻造载荷急升。5结语通过对铝合金三角板锻件进行工艺性分析，设计了薄壁铝合金锻件的中间工序件和模具，进而采用数值模拟分析模具和工艺设计的合理性，结果表明:1)对于薄壁铝合金锻件，合适的锻造温度为450～480℃．温度过低，会使成形载荷剧增且容易导致锻件表面开裂;温度过高，会导致锻件性能下降．2)铝合金锻件的预锻和终锻飞边厚度分别设置为2mm和1mm时，锻件的成形载荷分别为2320t和2830t，能够兼顾成形载荷和切边变形等因素．
作者：陈凯 刘淑梅 王星星 刘雅辉 单位：上海工程技术大学材料工程学院