許世嬌

摘要：基于對(duì)飛機(jī)輪轂擠壓成形及熱處理工藝進(jìn)行分析，首先對(duì)于飛機(jī)輪轂的概況以及鋁合金的成形技術(shù)等來(lái)分析出飛機(jī)輪轂的擠壓成形工藝;其次對(duì)于飛機(jī)輪轂鋁合金強(qiáng)化的手段以及熱處理工藝進(jìn)行分析，根據(jù)熱處理工藝對(duì)其的性能影響來(lái)確定出最佳的熱處理工藝，進(jìn)而使得飛機(jī)輪轂鋁合金綜合性能指標(biāo)得到進(jìn)一步的提升。

關(guān)鍵詞：飛機(jī)輪轂;擠壓成形技術(shù);熱處理工藝

引言

材料工程是國(guó)民經(jīng)濟(jì)還有科技發(fā)展當(dāng)中的重要支柱產(chǎn)業(yè)，而航空材料就是其中重要的一部分。現(xiàn)階段在中小型飛機(jī)的輪轂當(dāng)中主要應(yīng)用鋁合金等溫模鍛的飛機(jī)輪轂，對(duì)于輪轂大小尺寸制造來(lái)說(shuō)只能采取胎模鍛或者是自由鍛來(lái)進(jìn)行，但是這樣的方式存在著設(shè)備噸位大、材料利用率低、成形困難還有機(jī)械加工多的缺點(diǎn)。因此，本文通過(guò)鋁合金來(lái)對(duì)飛機(jī)輪轂擠壓成形的過(guò)程還有熱處理工藝進(jìn)行分析，進(jìn)而根據(jù)熱處理工藝對(duì)其的性能影響來(lái)確定出最佳的熱處理工藝。

一、飛機(jī)輪轂擠壓成形工藝

（一）飛機(jī)輪轂概況

一般飛機(jī)輪轂主要由輪胎、剎車裝置還有輪轂組成[1]。在機(jī)輪的最初設(shè)計(jì)當(dāng)中，機(jī)輪是沒有剎車裝置的，因?yàn)槟菚r(shí)的飛機(jī)著陸速度是很低的，通過(guò)一段時(shí)間的滑行，飛機(jī)就會(huì)受阻力的影響而停止。但是，現(xiàn)在隨著飛機(jī)質(zhì)量還有速度的提高，單獨(dú)依靠阻力已經(jīng)不能使得飛機(jī)安全的著陸了，所以就需要安裝剎車裝置。同時(shí)，隨著飛機(jī)重量的不斷增加以及著陸速度的不段提高，給輪轂帶來(lái)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(dǎo)熱性能。對(duì)于輪轂來(lái)說(shuō)，其結(jié)構(gòu)是多樣化的，其中包含了實(shí)心輪轂、雙輻條、單腹板、對(duì)開式及偏置對(duì)開式等。目前實(shí)心輪轂已經(jīng)淘汰了，而對(duì)于雙輻條輪轂來(lái)說(shuō)，由于很難進(jìn)行鍛造，所以只適合進(jìn)行鑄造。對(duì)開式還有單腹板各有其優(yōu)缺點(diǎn)，但是偏置對(duì)開式對(duì)兩者之間的優(yōu)點(diǎn)則是同時(shí)具有的。然而為了在輪轂當(dāng)中放置剎車裝置還有其他的相應(yīng)設(shè)備，在對(duì)輪轂進(jìn)行設(shè)計(jì)的時(shí)候一般都是采取單腹板，在對(duì)其材料進(jìn)行選擇的時(shí)候一般有鈦合金、鍛鋁合金、改進(jìn)鋁合金機(jī)輪、有機(jī)材料、復(fù)合材料、粉末冶金這幾種。

（二）鋁合金擠壓成形技術(shù)

1、現(xiàn)狀

鋁合金擠壓成形材料隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展而在生活中被廣泛的應(yīng)用，所以鋁合金型材加工也迅猛的發(fā)展起來(lái)[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(zhì)量、大型化、復(fù)雜化、薄壁化以及扁寬化的方向發(fā)展。許多的新工藝也在不斷的涌現(xiàn)，不斷的創(chuàng)新工模具結(jié)構(gòu)，同時(shí)也在不斷的提高工藝技術(shù)、設(shè)備以及生產(chǎn)管理的全線自動(dòng)化程度，很多的新技術(shù)也在進(jìn)一步的完善。

2、鋁合金等溫?cái)D壓技術(shù)

使得坯料的溫度還有模具的溫度大致在相同的范圍內(nèi)，讓毛坯在溫度沒什么變化的情況來(lái)實(shí)現(xiàn)全部的變形過(guò)程稱之為等溫成形技術(shù)。通常來(lái)說(shuō)，常規(guī)的鋁合金在熱擠壓的過(guò)程中，因?yàn)榻饘僮冃芜€有溫度的不均勻，就會(huì)使得擠壓出來(lái)的輪轂成品在性能、尺寸、組織以及形狀等方面都會(huì)存在一部分的缺陷，而運(yùn)用等溫成形技術(shù)就可以在擠壓成形的整個(gè)過(guò)程中使得變形區(qū)內(nèi)的金屬溫度處于恒定不變的狀態(tài)，進(jìn)而最大程度的確保金屬流動(dòng)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(shù)在飛機(jī)輪轂制造當(dāng)中具有變形溫度穩(wěn)定、變形效率低等特點(diǎn)，能夠極大程度的降低變形抗力，降低設(shè)備噸位，使得輪轂成形過(guò)程簡(jiǎn)化。同時(shí)能在最優(yōu)的熱力學(xué)條件下來(lái)完成鋁合金的全部變形過(guò)程，具有對(duì)于加工參數(shù)能夠進(jìn)行精準(zhǔn)控制的優(yōu)點(diǎn)。

二、飛機(jī)輪轂鋁合金強(qiáng)化的手段以及熱處理工藝

（一）強(qiáng)化手段

通常來(lái)說(shuō)，要想使得鋁合金的強(qiáng)度提高都要從兩個(gè)方面進(jìn)行：一是對(duì)其內(nèi)部的位錯(cuò)以及缺陷進(jìn)行消除，讓其達(dá)到理論的強(qiáng)度，進(jìn)而成為理想的晶體;二是將更多的位錯(cuò)加入到晶體的內(nèi)部，這樣就可以形成很大的變形阻力，進(jìn)而來(lái)使得材料的強(qiáng)度提高[3]。

1、沉淀強(qiáng)化：

對(duì)飛機(jī)輪轂鋁合金進(jìn)行時(shí)效處理的目的就是讓過(guò)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(chǎn)生變化，進(jìn)而使得位錯(cuò)密度增大，達(dá)到強(qiáng)度提高的目的。

2、固溶強(qiáng)化：

在基體當(dāng)中盡可能的融入難溶相，這樣可以使得基體的過(guò)飽和度程度增加，難溶相造成晶格畸變，晶格畸變?cè)龃罅宋诲e(cuò)運(yùn)動(dòng)的阻力，使滑移難以進(jìn)行，進(jìn)而達(dá)到強(qiáng)化的目的。

3、過(guò)剩相強(qiáng)化：

除了析出的第二相以外，還有一些沒有固溶的過(guò)剩相，在發(fā)生劇烈形變的時(shí)候，細(xì)小的過(guò)剩相可以起到強(qiáng)化的作用。

4、細(xì)晶強(qiáng)化：

細(xì)化的晶粒可以使得材料的強(qiáng)度提高，晶粒越細(xì)小晶界越多，堆積之后就會(huì)造成較多的位錯(cuò)，使得變形的阻力增大。

（二）熱處理工藝

在飛機(jī)輪轂制造當(dāng)中應(yīng)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(jìn)一步發(fā)揮出來(lái)的重要手段。在對(duì)鋁合金進(jìn)行熱處理的時(shí)候，一般采取的方法就是退火、時(shí)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(yōu)良的工藝塑性以及穩(wěn)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(shí)效處理來(lái)使得鋁合金的強(qiáng)度提高。對(duì)于同一成分當(dāng)中的鋁合金而言，對(duì)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(shí)間、時(shí)效的溫度和保溫時(shí)間、以及時(shí)效前的塑性變形等。

結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，本文就某飛機(jī)輪轂鋁合金的成形工藝以及熱處理工藝技術(shù)進(jìn)行分析，通過(guò)成形的過(guò)程、對(duì)于性能進(jìn)行強(qiáng)化的方法、以及對(duì)其的熱處理工藝技術(shù)解析，來(lái)了解其成形過(guò)程還有性能強(qiáng)化的方式，進(jìn)而使得飛機(jī)輪轂鋁合金綜合性能指標(biāo)得到進(jìn)一步的提升。

參考文獻(xiàn)

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

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

[3] Ding Feng， 丁豐， Zhang Pingze，等. 基于HyperMesh與Deform的飛機(jī)起落架外筒鍛件的熱處理工藝數(shù)值模擬[C]// 中國(guó)機(jī)械工程學(xué)會(huì)熱處理分會(huì). 中國(guó)機(jī)械工程學(xué)會(huì)熱處理分會(huì)， 2016.

[4] 蔡克華. 上海飛機(jī)制造廠熱處理工藝通過(guò)NADCAP評(píng)審[J]. 航空標(biāo)準(zhǔn)化與質(zhì)量， 2005（6）：5-5.

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