ZL205A鋁合金大型復(fù)雜筒體構(gòu)件淬火過程模擬與變形預(yù)報*

盧 琛，張程菘，富宏亞，閆牧夫

（1.哈爾濱工業(yè)大學(xué)機電工程學(xué)院，哈爾濱150001；2.西南交通大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院，成都 611756；3.哈爾濱工業(yè)大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院，哈爾濱 150001）

盧 琛

哈爾濱工業(yè)大學(xué)機電工程學(xué)院機械制造及其自動化專業(yè)博士研究生，主要研究方向為金屬材料加工數(shù)值模擬。

隨著我國航空航天技術(shù)的不斷發(fā)展，越來越多的高強度鑄造鋁合金被用于制造承受較大載荷的機械構(gòu)件[1]。ZL205A鋁合金是Al-Cu合金的一種，因其具有韌性好、強度高、耐腐蝕等特點，已經(jīng)廣泛應(yīng)用于軍工、航空和航天等領(lǐng)域中重要受力件的制造[2-3]。而此類鋁合金大型薄壁復(fù)雜構(gòu)件經(jīng)歷固溶淬火后，力學(xué)性能與形狀尺寸控制已成為其制造的難題。此類大型復(fù)雜構(gòu)件在淬火過程中不同部分冷卻速度不均引起的熱應(yīng)力及殘余應(yīng)力是導(dǎo)致工件變形甚至報廢的主要原因。據(jù)此，國內(nèi)外學(xué)者已開展了大量的研究。

Yang等[4]使用有限元方法模擬了不同淬火介質(zhì)以及淬火介質(zhì)溫度對A357鋁合金淬火殘余應(yīng)力與變形的影響，闡述了A357鋁合金大型薄壁件溫度場的計算精確度關(guān)鍵在于不同溫度下淬火介質(zhì)換熱系數(shù)的精確計算，實現(xiàn)了對淬火殘余應(yīng)力與變形的預(yù)報。該方法同樣適用于ZL114A鋁合金[5]與7075鋁合金[6]。梁旭坤等[7-8]使用有限元方法對7075鋁合金大規(guī)格厚板的非對稱淬火變形過程進行模擬，指出工件的壁厚是影響殘余應(yīng)力的主要原因，而中厚板淬火過程中的支撐方式直接影響其淬火變形程度和趨勢，通過增加支撐點，整體變形得以改善，但局部變形點增多。……