7A52铝合金装甲材料冲压成形性能研究

7A52铝合金装甲材料冲压成形性能研究

杜德恒，高 伟，蔡晓清，惠春雷

(北京北方车辆集团有限公司，北京 100072)

摘 要：通过拉伸成形试验研究了7A52铝合金板材的基本冲压性能，并以2种典型零件为研究对象，通过实物冲压，分析了铝合金板材的冲压成形性能。结果表明，7A52铝合金板材的冲压成形性能良好，采取的工艺措施和确定的冲压工艺参数合理，为装甲铝合金板材冲压成形工艺的制定提供了参考依据。

关键词：7A52铝合金；冲压成形；冲压工艺

在常规兵器用材料中，金属材料约占80%，其中又以钢铁材料占主导。随着现代化兵器装备的发展，以及轻量化需求，高性能的有色金属装甲材料、结构特殊功能材料和复合材料的使用得到迅速增加，其对装备战术技术性能的提高起到越来越大的作用。

铝合金装甲材料已广泛用于制造各种陆军武器构件，在同等防护水平下，与钢装甲相比，铝合金装甲可减重约20%，采用铝合金装甲可以使整车质量大大降低[1]。国外铝装甲的使用从20世纪50年代就开始了，使用铝装甲的车辆也由装甲输送车发展到轻型坦克、步兵战车和中型主战坦克。我国从20世纪60年代中期开始研究铝装甲材料，新型7A52铝装甲材料已在部分战车上使用。轻型装甲车辆作为现代陆军的作战平台，发挥了越来越重要的作用，在发动机功率一定的情况下，为了提高其作战机动能力，应尽量减轻自身质量。7A52铝合金属于超硬铝合金，强度可以达到钢的一半，而质量只有钢的1/3[2]。为了减轻自重、提高装甲车辆机动性能、增强战场突防能力，北京北方车辆集团有限公司开展了装甲铝板材的成形工艺研究，通过拉伸成形试验研究了7A52铝合金板材的基本冲压性能，分析了铝合金板材的冲压成形性能[3]。结果表明，7A52铝合金板材的冲压成形性能良好，采取的工艺措施和确定的冲压工艺参数合理[4-5]。

1 试验材料及试验工艺方法

1.1 试验材料

7A52铝合金装甲材料属第2代Al-Zn-Mg系铝合金，是一种典型的可变形热处理铝合金。其具有良好的耐磨性，良好的加工、焊接和抗蚀性能，以及中等强度和良好的塑性。其化学成分见表1。

表1 7A52铝合金的化学成分(质量分数) (%)

ZnMgMnCrZr4.612.580.350.200.12TiCuFeSiAl0.140.0860.150.10Bal.

1.2 试验工艺方法

7A52装甲铝材料成形工艺技术研究是结合某科研型号项目，以装甲车上2种典型零部件——风扇帽和弯板(见图1)为研究对象，进行拉伸工艺试验，验证该材料的拉伸性能。要求产品成形后无裂纹产生，且壁厚减薄量≤20%。

图1 2种典型零部件结构示意图

2 冲压成形试验

2.1 风扇帽成形工艺工装设计

依据检测数据和产品结构确定了模口尺寸、模具间隙、结构和毛坯尺寸，对现有模具进行了局部修正。风扇帽的压型模具如图2所示，加工工艺流程如图3所示。

图2 风扇帽压型模具

图3 风扇帽加工工艺流程

2.2 弯板成形工艺工装设计

依据检测数据和产品结构设计制造了弯板的压型模具。弯板的压型模具结构示意图如图4所示，加工工艺流程如图5所示。

图4 弯板压型模具结构示意图

图5 弯板加工工艺流程图

3 试验结果分析

取装甲铝7A52材料毛坯料做成拉伸试样(见图6)，按照GB/T 228.1—2010中的方法进行力学性能测试，通过单向拉伸试验获得其基本力学性能参数(见表2)。

图6 拉伸试样示意图

表2 7A52的力学性能参数

抗拉强度Rm/MPa屈服强度Rp0.2/MPa伸长率A/%4864509.5

试压生产风扇帽产品5个、弯板产品4个，产品成品图分别如图7和图8所示。

图7 风扇帽成品图

图8 弯板成品图

3.1 风扇帽试制结果分析

检测试件为本体解剖件(见图9)。产品尺寸精度完全达到了图样的规定，无裂纹，表面质量良好。

图9 风扇帽解剖图

对成形的风扇帽进行本体解剖，检测不同部位的厚度值，检测结果如图10所示。

图10 风扇帽厚度值分布图

经测量，毛坯的厚度值为8.80 mm，减薄率为4.77%～-1.59%，符合产品设计要求。

对试制的风扇帽进行全尺寸检测，结果表明，风扇帽尺寸符合图样的各项要求。表面质量检测试样采取本体解剖件，经单壁透照工艺检测结果表明，无裂纹，产品质量合格。

3.2 弯板试制结果分析

检测成形的弯板弯曲处不同部位的厚度值，检测结果如图11所示。

图11 弯板厚度值分布图

经测量，毛坯的厚度值为6.40 mm，最大减薄率为4.6%，符合产品设计要求。

对试制的弯板进行检测，结果表明，弯板尺寸符合图样的各项要求，变形不大；表面无裂纹。

4 结语

通过工艺技术人员的努力，在多次工艺试验的基础上，完成了7A52铝合金风扇帽、弯板的压型模具设计制造、工艺编制和产品制造。

1)设计出了合理的模具结构，运用新材料、新工艺生产出了合格的产品，质量完全满足相关产品的要求。

2)确定了成形工艺参数，采用新工艺方法进行生产，解决了新型材料的成形工艺问题，填补了装甲铝成形工艺方面的空白。

3)在新型材料应用领域拓展了新的空间，为型号科研奠定了技术基础。

参考文献

[1] 张煜. “三明治装甲”与铝合金装甲材料发展[J]. 包钢科技，2011，37(5)：4-7.

[2] 朱晶，杜坤，贾维平，等. 5052铝合金板材室温冲压成形性能研究[J]. 热加工工艺，2015，44(19)：1-4.

[3] 杜凤山，闫亮，戴圣龙，等. 2E12铝合金板材成形性能试验研究[J]. 锻压技术，2009，34(4)：62-64.

[4] 叶勇，王金彦. 汽车用铝合金板冲压成形的研究及应用[J]. 热处理，2013，28(1)：10-13.

[5] 古丽，张建，李云涛，等. 6061铝合金板材冲压成形性能研究[J]. 重型机械，2009(2)：20-24.

作者简介：杜德恒(1983-)，男，硕士，工程师，主要从事压力加工工艺等方面的研究。

收稿日期：2017-06-21

责任编辑 郑练

Study on Stamping Properties of 7A52 Aluminum Alloy Armour Material

DU Deheng, GAO Wei, CAI Xiaoqing, HUI Chunlei

(Beijing North Vehicle Group Corporation, Beijing 100072, China)

Abstract： In this paper, the basic stamping properties of 7A52 aluminum alloy sheet are studied by tensile test. Taking two typical parts as the research objects, the stamping formability of aluminum alloy sheet is analyzed by aluminum alloy stamping. The results show that the formability of 7A52 aluminum alloy sheet is good. The reasonable technological measures are adopted, and the stamping process parameters are determined, providing the reference for the forming process of armor aluminum alloy sheet.

Key words: 7A52 aluminum alloy, stamping forming, stamping process

中图分类号：TG 376.2

文献标志码:A