ZL205A鋁合金大型復雜筒體構件淬火過程模擬與變形預報*

盧 琛，張程菘，富宏亞，閆牧夫

（1.哈爾濱工業大學機電工程學院，哈爾濱150001；2.西南交通大學材料科學與工程學院，成都 611756；3.哈爾濱工業大學材料科學與工程學院，哈爾濱 150001）

盧 琛

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

隨著我國航空航天技術的不斷發展，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，已經廣泛應用于軍工、航空和航天等領域中重要受力件的制造[2-3]。而此類鋁合金大型薄壁復雜構件經歷固溶淬火后，力學性能與形狀尺寸控制已成為其制造的難題。此類大型復雜構件在淬火過程中不同部分冷卻速度不均引起的熱應力及殘余應力是導致工件變形甚至報廢的主要原因。據此，國內外學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以及淬火介質溫度對A357鋁合金淬火殘余應力與變形的影響，闡述了A357鋁合金大型薄壁件溫度場的計算精確度關鍵在于不同溫度下淬火介質換熱系數的精確計算，實現了對淬火殘余應力與變形的預報。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。……