精密锻件工艺介绍及优化

2020-04-24

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能够成形大型复杂结构锻件是反映一个国家工业科技水平和综合国力的重要体现。航空、航天、能源等重要制造领域所使用的主要结构锻件材料大多以高温合金、钛合金和合金钢等为主，这些材料在飞行器和燃气轮机中大量成功应用，对发动机的推重比，飞行器速度，燃气轮机工作效率起着作用。

随着我国经济和国事业的飞跃发展，大型复杂精密锻件的需求量激增，如飞机的整体框、发动机的整体叶盘、燃气轮机和气轮机的大型叶片及大型盘等，很多锻件的投影面积达到 3m以上。然而，钛合金和高温合金既是价格大的金属材料，又是难加工、难变形的材料。

一方面，这类材料的机械加工性能差;另一方面，由于材料变形抗力大，变形温度高，变形的温度范围狭窄，一般只能先锻成粗锻件再进行机械加工，因此导致了过高制造成本，从而在限制和影响了材料的使用。然而，以热模锻造和等温锻造为代表的热精密锻造的出现为解决钛合金、高温合金等难变形材料的近净成形锻造了一条重要的途径，为大型复杂锻件的生产提供了新的手段。

无论是正向模拟还是反向模拟，都可归结为利用数值模拟进行设计结果验证的试错法。其基本思路仍与传统的试错法一样，只不过所用的验证手段不同，对不合理设计的修改还需要由设计者根据经验提出，设计过程的自动化程度还很低。为了精密锻造工艺和模具设计的效率，近年来学者对精密锻造过程工艺与模具的优化设计进行了大量研究，并取得了较大进展。

无锡精密锻件过程工艺与模具的优化设计，一般以工艺参数或模具的形状为设计变量，以工件的形状或物理性能为目标函数，以有限元法方法为目标函数的计算器。采用优化算法，实现工艺参数与模具形状的自动优化。目前，常用到的优化方法包括:基于梯度的分析优化算法，以及基于寻优的遗传算法。

无锡锻件