[發明專利]鋁合金貯箱半球殼體成形方法有效

申請號：	201410714271.3	申請日：	2014-11-28
公開（公告）號：	CN104607519A	公開（公告）日：	2015-05-13
發明（設計）人：	陰中煒;張行健;張緒虎;趙磊;高鵬;微石;任秀峰;張德智	申請（專利權）人：	航天材料及工藝研究所;中國運載火箭技術研究院
主分類號：	B21D22/16	分類號：	B21D22/16;B21D37/16
代理公司：	中國航天科技專利中心 11009	代理人：	安麗
地址：	100076 ***	國省代碼：	北京;11
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摘要：
搜索關鍵詞：	鋁合金半球殼體成形方法
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【說明書】：

技術領域

本發明針對機械結構制造成形領域，特別是涉及一種鋁合金貯箱半球殼體成形方法。

背景技術

針對內徑>Ф900mm，壁厚<1mm的大尺寸薄壁厚的鋁合金半球殼體，加工原料直接成型為成品較為困難，且壁厚精度不易保證；較合理的成型方法是先成形毛坯再加工減薄。

半球毛坯成形有拉深和旋壓兩種工藝方法比較適合。較厚的板材拉深需要較大噸位設備，而且拉深需要的工序、模具較多，拉深完的毛坯壁厚不均勻且不易控制。而旋壓由于是點接觸，單位壓力高，對于高強度難變形的材料旋壓所需總變形力較小，設備噸位大大降低。旋壓后的材料晶粒細小并具有纖維狀特征，強度和硬度提高。相對于拉深，旋壓還可以大大簡化工藝和模具，旋壓完的毛坯壁厚均勻，容易控制。因此，對于半球殼體毛坯成形，旋壓比拉深更為適合。

國外針對大型貯箱的半球殼體采用旋壓整體成形已有一些相關技術，如歐洲的阿里安-5型火箭的上面級貯箱球底采用2219鋁板車加工不等壁厚后直接旋壓成形為球底，后續不需要車加工或化銑；日本的H-2B火箭燃料箱箱底的直徑為5.2m，是世界上最大的采用整體旋壓成形技術制造的箱底，旋壓工序間還要反復進行熱處理、車加工，精加工到無變形高強度箱底。但是，歐洲的阿里安-5型火箭貯箱球底是鋁板先車加工為不等壁厚后再進行旋壓，日本的H-2B火箭箱底旋壓工序之間還要進行熱處理、車加工等輔助工序,工序較為復雜。

目前國內的大型貯箱半球殼體一般采用瓜瓣焊接，只有頂蓋采用旋壓成形，因此保留了縱向焊縫。而由鋁合金平板直接整體旋壓成直徑>Ф900mm的航天用貯箱半球殼體還很少見，主要難點是變形抗力大，板料不易貼胎。現有技術的經驗是采用圓板多道次沖壓或旋壓預成形，再進行旋壓終成形，中間要進行退火熱處理等工序。這些方法工序較多，既增加成本而且反復裝夾后產品變形嚴重，精度不可避免有所下降。

發明內容

本發明要解決的技術問題為：提供一種新的鋁合金貯箱半球殼體成形方法，克服現有技術中的方法工序較多，增加成本而且精度下降的問題。本發明直接采用等壁厚的鋁板旋壓成半球，再車加工為貯箱殼體；無需預成形及中間熱處理等輔助工序，直接由鋁板旋壓成形。

本發明的技術方案為：

一種鋁合金貯箱半球殼體成形方法，包括，步驟1，加熱芯模，將芯模加熱至溫度100至200℃；步驟2，將鋁合金圓板用尾頂頂緊到所屬芯模上；步驟3，旋壓鋁合金圓板至預設形狀；旋壓過程中第一道次從尾頂邊緣處強旋，旋至球面半錐角45°時強旋結束，再經6～8道次普旋至板坯完全貼模；步驟4，卸下成形的鋁合金旋壓件；步驟5，將鋁合金旋壓件進行機械加工成為鋁合金貯箱半球殼體。

進一步地，還包括：步驟41，將步驟4得到的鋁合金旋壓件進行熱處理，然后再進行機械加工。

進一步地，芯模為空心的并帶有Ф100～150mm平底小端的模具。

進一步地，步驟3中，旋壓過程中旋輪R角為20至30mm。

進一步地，步驟3中，在旋壓過程中的最后一道次時停止加熱，利用工件的余熱和變形熱完成最后一道次的旋壓。

進一步地，旋壓過程中的加熱溫度為280～350℃。

進一步地，步驟3中，旋壓過程中最后一道次時，設置旋輪提前旋出，使口部形成一段法蘭翻邊。

進一步地，步驟3中，旋壓過程中芯模轉速為20～50r/min。

進一步地，步驟3中，旋壓過程中強旋時旋輪進給比：f＝1至2，普旋時旋輪進給比：f＝2至4。

進一步地，步驟3中，旋壓過程中道次變薄率為30％～45％。

本發明與現有技術相比的優點在于：

本發明采用圓板毛坯直接精密數控旋壓成形鋁合金半球殼體，無需預成形及中間熱處理等輔助工序；通過工藝設計及精確控制，采用熱強旋及熱普旋的組合工藝，只需使用一套旋壓模，一次裝夾，在一個數控程序內即可實現鋁合金半球殼體的精密成形，從而縮短工藝流程，提高生產效率，并可大幅提高成形精度。

附圖說明