例談飛機輪轂擠壓成形及熱處理工藝

許世嬌

摘要：基于對飛機輪轂擠壓成形及熱處理工藝進行分析，首先對于飛機輪轂的概況以及鋁合金的成形技術等來分析出飛機輪轂的擠壓成形工藝;其次對于飛機輪轂鋁合金強化的手段以及熱處理工藝進行分析，根據熱處理工藝對其的性能影響來確定出最佳的熱處理工藝，進而使得飛機輪轂鋁合金綜合性能指標得到進一步的提升。

關鍵詞：飛機輪轂;擠壓成形技術;熱處理工藝

引言

材料工程是國民經濟還有科技發展當中的重要支柱產業，而航空材料就是其中重要的一部分。現階段在中小型飛機的輪轂當中主要應用鋁合金等溫模鍛的飛機輪轂，對于輪轂大小尺寸制造來說只能采取胎模鍛或者是自由鍛來進行，但是這樣的方式存在著設備噸位大、材料利用率低、成形困難還有機械加工多的缺點。因此，本文通過鋁合金來對飛機輪轂擠壓成形的過程還有熱處理工藝進行分析，進而根據熱處理工藝對其的性能影響來確定出最佳的熱處理工藝。

一、飛機輪轂擠壓成形工藝

（一）飛機輪轂概況

一般飛機輪轂主要由輪胎、剎車裝置還有輪轂組成[1]。在機輪的最初設計當中，機輪是沒有剎車裝置的，因為那時的飛機著陸速度是很低的，通過一段時間的滑行，飛機就會受阻力的影響而停止。但是，現在隨著飛機質量還有速度的提高，單獨依靠阻力已經不能使得飛機安全的著陸了，所以就需要安裝剎車裝置。同時，隨著飛機重量的不斷增加以及著陸速度的不段提高，給輪轂帶來了非常大的熱沖擊，所以用于制造輪轂所需的材料一定要具有很好的導熱性能。對于輪轂來說，其結構是多樣化的，其中包含了實心輪轂、雙輻條、單腹板、對開式及偏置對開式等。目前實心輪轂已經淘汰了，而對于雙輻條輪轂來說，由于很難進行鍛造，所以只適合進行鑄造。對開式還有單腹板各有其優缺點，但是偏置對開式對兩者之間的優點則是同時具有的。然而為了在輪轂當中放置剎車裝置還有其他的相應設備，在對輪轂進行設計的時候一般都是采取單腹板，在對其材料進行選擇的時候一般有鈦合金、鍛鋁合金、改進鋁合金機輪、有機材料、復合材料、粉末冶金這幾種。

（二）鋁合金擠壓成形技術

1、現狀

鋁合金擠壓成形材料隨著我國社會經濟的迅速發展而在生活中被廣泛的應用，所以鋁合金型材加工也迅猛的發展起來[2]。鋁合金擠壓型材正朝著多功能、多用途、多品種、高精化、高效率、高質量、大型化、復雜化、薄壁化以及扁寬化的方向發展。許多的新工藝也在不斷的涌現，不斷的創新工模具結構，同時也在不斷的提高工藝技術、設備以及生產管理的全線自動化程度，很多的新技術也在進一步的完善。

2、鋁合金等溫擠壓技術

使得坯料的溫度還有模具的溫度大致在相同的范圍內，讓毛坯在溫度沒什么變化的情況來實現全部的變形過程稱之為等溫成形技術。通常來說，常規的鋁合金在熱擠壓的過程中，因為金屬變形還有溫度的不均勻，就會使得擠壓出來的輪轂成品在性能、尺寸、組織以及形狀等方面都會存在一部分的缺陷，而運用等溫成形技術就可以在擠壓成形的整個過程中使得變形區內的金屬溫度處于恒定不變的狀態，進而最大程度的確保金屬流動以及金屬變形的阻力均勻性。由此也可以看出等溫成形技術在飛機輪轂制造當中具有變形溫度穩定、變形效率低等特點，能夠極大程度的降低變形抗力，降低設備噸位，使得輪轂成形過程簡化。同時能在最優的熱力學條件下來完成鋁合金的全部變形過程，具有對于加工參數能夠進行精準控制的優點。

二、飛機輪轂鋁合金強化的手段以及熱處理工藝

（一）強化手段

通常來說，要想使得鋁合金的強度提高都要從兩個方面進行：一是對其內部的位錯以及缺陷進行消除，讓其達到理論的強度，進而成為理想的晶體;二是將更多的位錯加入到晶體的內部，這樣就可以形成很大的變形阻力，進而來使得材料的強度提高[3]。

1、沉淀強化：

對飛機輪轂鋁合金進行時效處理的目的就是讓過飽和的固溶體分解出第二相，這些脫溶出的第二相彌散分布在基體中，讓基體晶格產生變化，進而使得位錯密度增大，達到強度提高的目的。

2、固溶強化：

在基體當中盡可能的融入難溶相，這樣可以使得基體的過飽和度程度增加，難溶相造成晶格畸變，晶格畸變增大了位錯運動的阻力，使滑移難以進行，進而達到強化的目的。

3、過剩相強化：

除了析出的第二相以外，還有一些沒有固溶的過剩相，在發生劇烈形變的時候，細小的過剩相可以起到強化的作用。

4、細晶強化：

細化的晶粒可以使得材料的強度提高，晶粒越細小晶界越多，堆積之后就會造成較多的位錯，使得變形的阻力增大。

（二）熱處理工藝

在飛機輪轂制造當中應用熱處理工藝的目的就是使其鋁合金的使用性能還有工藝性能得到改善，并且也是將鋁合金材料的潛力進一步發揮出來的重要手段。在對鋁合金進行熱處理的時候，一般采取的方法就是退火、時效以及固溶處理。退火屬于一種軟化處理，其目的就是使其得到較為優良的工藝塑性以及穩定的組織[4]。而固溶則是一種硬化處理，在固溶處理后，利用時效處理來使得鋁合金的強度提高。對于同一成分當中的鋁合金而言，對其效果造成影響的原因主要由固溶處理加熱的溫度及冷卻時間、時效的溫度和保溫時間、以及時效前的塑性變形等。

結束語

綜上所述，本文就某飛機輪轂鋁合金的成形工藝以及熱處理工藝技術進行分析，通過成形的過程、對于性能進行強化的方法、以及對其的熱處理工藝技術解析，來了解其成形過程還有性能強化的方式，進而使得飛機輪轂鋁合金綜合性能指標得到進一步的提升。

參考文獻

[1] 于洋. 某飛機輪轂擠壓成形及熱處理工藝研究[D]. 中北大學， 2014.

[2] 滕奎， 李濱來， 陳文云，等. 時效制度對噴射成形7055鋁合金機輪輪轂鍛件性能的影響[J]. 粉末冶金材料科學與工程， 2014， 000（001）：83-88.

[3] Ding Feng， 丁豐， Zhang Pingze，等. 基于HyperMesh與Deform的飛機起落架外筒鍛件的熱處理工藝數值模擬[C]// 中國機械工程學會熱處理分會. 中國機械工程學會熱處理分會， 2016.

[4] 蔡克華. 上海飛機制造廠熱處理工藝通過NADCAP評審[J]. 航空標準化與質量， 2005（6）：5-5.

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