高温合金材料为例，通过对材料性能和零件结构的分析，阐述了高温合金薄壁
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高温合金能在550℃以上高温氧化和燃气腐蚀条件下承受复杂应力并长期可靠地工作，具有优异的高温强度性能及良好的抗氧化和抗热腐蚀性能，已成为航空制造领域热部件不可替代的关键材料。 该类材料的传统加工方式为采用落压成形工艺进行加工，利用落锤的冲击力将金属板料压制成所需要的曲面零件，成形过程中需要灵活地垫橡皮、层板，逐次、逐渐地成形，并且在成形过程中要随时穿插平褶、消皱，“收”料，“放”料以及穿插多次的中间退火和去氧化皮工序等喷管组件，材料厚度0.8m m，其 所示。
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工程师 李海凤
图1 发动机尾喷管数模图
图2 APU排气管数模图
2018年第9期
2018年 第9期冷加工
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TOPICAL TECHNOLOGY
专题技术
平板毛坯或开口空心毛坯冲压成容器状零件的加工工艺。根据发动机尾喷管尺寸较大、APU 排气管尺
寸较小的结构特点，笔者创新性地运用拉形工艺对零件特点与蒙皮零件相似的尾喷管进行加工，采用拉深成形对APU 排气管进行加工，以证实并寻求两种工艺方案的可行性和差异。
2.高温合金薄壁壳体拉形成形分析
（1）拉形成形过程分析。根据试制情况可知，高温合金发动机尾喷管拉形成形的主要成形缺陷是回弹量大。根据材料的变形过程，零件拉形工艺过程可分为三种，如表2所示。 从三种工艺过程看，第一种拉形过程回弹量是最小的，因此发动机尾喷管的拉形成形过程分为预拉伸→弯曲→拉伸→补拉四个阶段，如图3所示。具体为：①预拉伸阶段：钳口夹紧毛坯料两端，使毛坯料张紧，产生约1%的拉伸变形。②弯曲阶段：毛坯料与拉形模脊背贴合，钳口下拉，产生弯曲变形。③拉形阶段：钳口继续向下用力，毛坯料受拉力而产生塑性变形，直至与拉形模型面完全贴合。④补拉阶段：补加切向拉力，使毛坯料的边缘材
料所受的拉应力超过屈服点，再使毛坯料较均匀地产生约0.5%的拉伸变形。目的是减少零件的回弹和残余应力，提高准确度和获得光滑流线。
（2）拉形成形变形量分析及工艺改进。板料在拉形模型面各点的变形量主要取决于零件的形状，而型面区和过渡区变形量的大小则取决于摩擦力，直接影响板料的变形量和变形量分布。因此对成形过程中摩擦力的控制是主要因素，板料传力区摩擦力应尽量小，而变形集中区的摩擦力则可大一些。
摩擦力对拉形过程的影响
分析如下。①弯曲阶段：毛坯料在预拉力作用下与拉形模脊背接触，背脊部位的单位作用力最大，而摩擦力却最小，拉形塑性变形集中在背脊部位。②拉形阶段：随着贴合面的扩展，背脊顶部的作用力增加不多，而摩擦力大增，变形抵抗力和附加应力也随变形量的增加而增加。毛坯料与拉形模表面贴合的成形区逐渐增大，悬空部分的传力区逐渐缩小，一直缩小到拉形模边缘与钳口之间部分。③补拉阶段：拉形模两侧的圆角阻力和圆角会引起弯曲应力，因此拉形模两侧圆角或钳口出口处为危险断面。如图4所示。为了使整个板料都产生一定的拉形塑性变形。阻力角α应取值3°～5°。
图4 阻力角
3.高温合金薄壁壳体拉深成形分析
（1）拉深成形缺陷分析。根据试制情况知，APU 排气管零件拉深成形的主要成形缺陷也是回
ci524弹量较大，如图5所示。
表2 三种拉形工艺过程比较
工艺过程成形件状态毛坯料受力状态
预拉伸，先弯曲后拉伸，再补拉①回弹量较小，无初始扭曲变形。②残余应力小或无，受摩擦影响①预拉应力值为屈服极限。②弯曲中预拉应力为定值。③总拉力使剖面最小应力为屈服极限
互动投影装置先拉伸后弯曲，再补拉①无摩擦影响，无初始扭曲变形。②回弹量较大，有残余应力①切向拉力使弯曲后剖面最小应力为拉伸屈服极限。②弯曲中切向拉力为定值 先弯曲后拉伸，再补拉①回弹量较小，残余应力小或无。②受摩擦影响，有初始扭曲变形
切向拉力使剖面最小应力为拉伸屈服极限
图3 尾喷管的拉形成形过程
及对拉深成形缺陷的分析，分别在对高温合金的应用上进行了改进优化，成功制定了GH3030高温
现金管理终端参考文献：
[1] 中国航空材料手册编辑委员会．
中国航空材料手册（第2卷）[M]．北京：中国标准出版社，2002：188～191.
[2] 板金冲压工艺手册编委会．板金
（a）（b）图5 试制阶段APU排气管零件回弹报废件
图6 零件未增加工艺补充面
图7 增加工艺补充面的零件成形图
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