【作 者】方軍;吳敏;張濤;張少航;陶悅;劉金龍;靳凱

　　GH4169高溫合金具有疲勞強度高、抗拉強度高、線膨脹系數(shù)低、抗氧化和抗腐蝕性能等特性，被廣泛應用于航空發(fā)動機的關鍵結(jié)構(gòu)件[1-2]。采用機械切削加工時刀具磨損大，切削也會浪費大量的材料，因而，熱鍛成形是高溫合金構(gòu)件一種常用的制造方式[3-4]。然而，GH4169高溫合金熱加工成形溫度的范圍小，合金需要加工到較高的溫度。熱鍛成形過程受其熱鍛工藝參數(shù)的影響，若其熱加工工藝參數(shù)控制不當，易出現(xiàn)變形、溫度分布不均勻以及強化相改變的現(xiàn)象，因此，需研究該類材料熱鍛成形過程中關鍵工藝參數(shù)對構(gòu)件宏觀溫度場、應力和應變場及組織的影響規(guī)律，獲得優(yōu)化的工藝窗口，進而提升鍛件的綜合性能[5-6]。

　　許多研究者針對GH4169高溫合金熱鍛工藝開展了大量的研究。湯濤等7建立了GH4169高溫合金十二角螺栓頭的熱鍛成形仿真模型，并優(yōu)化了關鍵的熱鍛工藝參數(shù)。大型鍛件自由鍛過程的道次多、流程長，無法通過實驗驗證鍛造過程中再結(jié)晶程度及晶粒尺寸的變化。孫志仁等8建立了動態(tài)再結(jié)晶模型，并通過Gleeble熱壓縮實驗對其進行了驗證，然后，采用該動態(tài)再結(jié)晶模型對典型鍛造工藝的墩粗和拔長進行模擬。

　　本文研究了GH4169高溫合金細長桿螺栓零件的熱鍛成形規(guī)律，通過數(shù)值仿真對螺栓進行了熱鍛工藝分析，研究了不同熱鍛參數(shù)(頭部初始熱鍛溫度、摩擦因數(shù)、下壓速率、換熱系數(shù)、模具預熱溫度)對螺栓成形過程中應力一應變場、應變均勻性和熱鍛壓力的影響規(guī)律，在此基礎上獲得了優(yōu)化的熱鍛成形工藝參數(shù)，為高溫合金螺栓的熱鍛工藝實驗提供了指導。

　　【結(jié) 論】

　?。?）對GH4169高溫合金螺栓的成形工藝進了優(yōu)化:單道次鍛造成形金屬沿螺栓頭部的徑向流動超限制后，螺栓頭部沿長度方向難以完全填充模具，需采用多道次成形的方法對其進行熱鍛成形。

　?。?）螺栓鍛造過程中最大熱鍛壓力隨頭部初始熱鍛溫度的增大先增大后減小;隨摩擦因數(shù)的增大而增大;隨下壓速率的增大而減小。

　　（3）熱鍛過程中應變均勻性隨參數(shù)變化的規(guī)律為:頭部初始熱鍛溫度越高、摩擦因數(shù)越小、換熱系數(shù)越小和模具預熱溫度越高時，應變分布均勻性較好;下壓速率選取為5 mm/s時沿豎直路徑的應變分布的均勻性最好。

　?。?）以應變均勻性作為參數(shù)優(yōu)化的口標，獲得優(yōu)化的熱鍛工藝參數(shù)為:頭部初始熱鍛溫度為1050℃，摩擦因數(shù)為0. 3，下壓速率為5mm/s，換熱系數(shù)為1000 W·(m2·K)-1，模具預熱溫度為250℃。

　?。?）通過熱鍛實驗和硬度實驗，驗證了螺栓多道次熱鍛成形的可行性和參數(shù)優(yōu)化的合理性。

　　以下是正文：