某航空起落架模鍛件折疊原因分析及改進措施

文／孟斌，張海成，羅恒軍，謝小川，劉帥，呂孝根·中國二重萬航模鍛公司

起落架是飛機在地面停放、滑行、起飛、著陸滑跑時唯一的安全支撐裝置，尤其在飛機落地時，要能夠承受住巨大的沖擊力，飛機起落架模鍛件的產品質量要求高、鍛造技術難度大。在模鍛件的生產過程中，受客觀規律、工藝水平、操作難度等的影響，時常會出現各種各樣的缺陷問題(折疊、裂紋、缺肉、夾傷、磕碰傷等)。其中，折疊是極為常見、也較為棘手的缺陷。尤其是產生的折疊較嚴重時，會直接影響到零件的加工，甚至造成產品報廢，故在實際生產中應極力避免折疊缺陷的產生。

前期我公司試制的一種形狀為十字叉形的航空起落架模鍛件，該類產品形狀復雜，鍛件的截面形狀變化劇烈，模鍛成形與控制難度較大。在預鍛現場觀察到產品局部有折疊趨勢，如圖1 黃圈內所示。

現場措施

觀察冷態預鍛件，發現該處已經產生輕微折疊，如圖2(a)所示，且折疊已延伸至鍛件本體，若繼續生產，將直接導致產品報廢。鑒于此，現場技術人員采取臨時措施：⑴將C 處產生的毛邊進行切除；⑵將B 處折疊缺陷打磨干凈；⑶進行著色處理，確保缺陷完全消除；處理后的預鍛件如圖2(c)所示。

圖1 預鍛件局部折疊現象

圖2 冷態預鍛件臨時處理方案

為確保產品的生產質量、穩定性和連續性，必須對該產品產生缺陷的原因進行分析，及時優化和現場驗證，最終徹底消除產品質量隱患。

原因分析

鍛造折疊缺陷的產生與坯料形狀、鍛件結構、坯料溫度、模具特點、變形方式等息息相關，其根本原因是金屬流動發生紊亂。現針對此產品實際特征，結合現場生產過程，對缺陷產生原因進行分析。因現場操作未出現異常，主要從產品設計角度考慮。

⑴檢查荒坯和模具匹配性。從圖3 可以看出，荒坯與模具匹配性一般，缺陷對應的荒坯區域圓角略小，局部尺寸參數有待優化。

圖3 荒坯和模具匹配性一般

⑵檢查預鍛件飛邊分布。從圖2(a)和圖2(b)可以看出，由于荒坯C 處金屬較多，同時由于B 處過渡較劇烈(接近90°，受產品結構所限，無法改變)；從A、B、C 三處金屬流動速度來看：C 處金屬流動速度遠遠大于A 處，B 處金屬流動最慢，故折疊位置將向流速小的B處偏移，最終呈現出局部折疊的現象。

解決措施

在不影響終鍛產品質量的前提下，僅對荒坯局部特征參數進行調整。DEFORM 模擬軟件能夠有效地預測缺陷并指導實際生產，能夠給出正確的趨勢性判斷。現利用DEFORM 模擬軟件，通過數輪次方案模擬，最終確定荒坯最佳參數。

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圖4 為荒坯優化前的實際情況，其中圖4(c)為現有荒坯模擬終鍛件的缺陷分布示意圖，可以看出折疊趨勢明顯。根據前面一系列分析，現對荒坯局部特征參數進行以下優化：

⑴為增加A 處金屬流動速度，需將荒坯A 處的金屬適當加多；

⑵為增加B 處金屬流動速度，需將荒坯B 處的圓角適當加大；

⑶為減慢C 處金屬流動速度，需將荒坯C 處的金屬適當減少。

圖5 為荒坯優化后的情況。對比圖4(c)和圖5(c)，通過荒坯局部尺寸參數的優化后，終鍛件缺陷消除。

現場驗證

采用上述措施后，連續生產20 余批次的鍛件。每批次生成完成后，對荒坯和終鍛件進行檢查。如圖6(a)荒坯實物和圖6(b)終鍛件實物所示，可以看出鍛件質量良好，通體無缺陷，折疊問題已徹底解決。

圖4 優化前鍛件模擬圖

圖5 優化后鍛件模擬圖

圖6 生產實物照片

結束語

折疊缺陷是模鍛件較為常見、較為棘手的缺陷，應極力避免；生產中已經出現的折疊問題必須合理處理，以消除產品報廢的風險；盡可能在產品設計之初，就要消除鍛造缺陷，以免生產過程中產生額外工序，增加企業生產成本。