[發明專利]一種性能均勻的大型鋁合金拼焊板封頭整體成形的方法

有效

• 申請號: 201711421228.8
• 申請日: 2017-12-25
• 公開（公告）號: CN108161353B
• 公開（公告）日: 2019-07-02
• 發明（設計）人: 劉偉;徐永超;苑世劍
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: B23P15/00
• 分類號: B23P15/00;B23K20/12
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所 23109
• 代理人: 賈澤純

1.一種性能均勻的大型鋁合金拼焊板封頭整體成形的方法，其特征在于一種性能均勻的大型鋁合金拼焊板封頭整體成形的方法是按以下步驟完成的：

一、攪拌摩擦焊接：采用焊接前進速度為200mm/min～400mm/min，旋轉速度為800rpm～1000rpm的攪拌摩擦焊接方法制備大型鋁合金拼焊板，所述大型鋁合金拼焊板的寬度≥4000mm；

二、局部脹形：利用局部預脹模具對大型鋁合金拼焊板進行局部脹形，所述局部預脹模具包括局部脹形模(1)、預脹凹模(2)和充液室(3)，充液室(3)內設有圓柱形內腔(3-1)，且充液室(3)的圓柱形內腔(3-1)通過注液孔(3-2)與液壓系統的液體介質腔連通，預脹凹模(2)呈環形，且預脹凹模(2)的環形內徑≤圓柱形內腔(3-1)的直徑，局部脹形模(1)設有穹頂形模腔(1-1)，穹頂形模腔(1-1)端面圓形直徑小于大型鋁合金拼焊板上相鄰兩條焊縫之間的距離，將大型鋁合金拼焊板放入局部預脹模具的局部脹形模(1)和預脹凹模(2)之間，且保證大型鋁合金拼焊板的焊縫位于穹頂形模腔(1-1)外，局部預脹模具合模并施加3MPa～5MPa的單位面積壓邊力，利用液壓系統將液體介質腔內液體介質通過注液孔(3-2)注入充液室(3)內，使充液室(3)內充滿液體介質，利用液壓系統繼續增壓至5MPa～10MPa，在液體壓力為5MPa～10MPa下使大型鋁合金拼焊板完全貼靠到局部脹形模的穹頂形模腔(1-1)，得到預制件；

三、熱處理：將預制件放入熱處理爐內，在溫度250℃～350℃下熱處理，熱處理時間為1h～2h，然后以30℃/h～50℃/h的降溫速度爐冷至200℃取出，再空冷至室溫，得到熱處理后的預制件；

四、二次變形：利用充液拉深模具對熱處理后的預制件進行二次變形，所述充液拉深模具包括凸模(4)、壓邊圈(5)、二次變形凹模(6)和充液拉深室(7)，充液拉深室(7)內設有圓柱形液腔(7-1)，且充液拉深室(7)的圓柱形液腔(7-1)通過充液孔(7-2)與液壓系統的液體介質腔連通，二次變形凹模(6)呈環形，且二次變形凹模(6)的環形內徑≤圓柱形液腔(7-1)的直徑，壓邊圈(5)呈環形，且壓邊圈(5)的環形內徑與二次變形凹模(6)的環形內徑相等，依據大型鋁合金拼焊板封頭實際尺寸設計凸模(4)，且凸模(4)外沿圓形的直徑≤壓邊圈(5)的環形內徑，將熱處理后的預制件翻轉后放入充液拉深模具的壓邊圈(5)和二次變形凹模(6)之間，充液拉深模具合模并施加3MPa～5MPa的單位面積壓邊力，利用液壓系統將液體介質腔內液體介質通過充液孔(7-2)注入充液拉深室(7)內，使充液拉深室(7)內充滿液體介質，利用液壓系統繼續增壓至10MPa～20MPa，在液體壓力為10MPa～20MPa下凸模(4)下移使熱處理后的預制件進行二次變形，得到成形后封頭；

五、固溶處理：將成形后封頭在溫度500℃～540℃下固溶處理，固溶處理時間為0.5h～1h，取出后水淬，然后在溫度160℃～180℃下人工時效處理，人工時效處理時間為10h～48h，取出空冷至室溫，得到大型鋁合金拼焊板封頭。

2.根據權利要求1所述的一種性能均勻的大型鋁合金拼焊板封頭整體成形的方法，其特征在于步驟二中設大型鋁合金拼焊板封頭的端部內徑為A，大型鋁合金拼焊板上相鄰焊縫的間距為B，當A-B＞2500mm時，在局部脹形模(1)的穹頂形模腔(1-1)兩側設置兩個輔助模腔，兩個輔助模腔外沿距離H≤大型鋁合金拼焊板封頭的端部內徑A，設穹頂形模腔(1-1)與輔助模腔之間焊縫平臺的寬度為h，大型鋁合金拼焊板的焊縫寬度為b，則h≥2b；將大型鋁合金拼焊板放入局部預脹模具的局部脹形模(1)和預脹凹模(2)之間，且保證大型鋁合金拼焊板的焊縫位于焊縫平臺處。

3.根據權利要求1所述的一種性能均勻的大型鋁合金拼焊板封頭整體成形的方法，其特征在于步驟一中采用焊接前進速度為200mm/min，旋轉速度為800rpm的攪拌摩擦焊接方法制備大型鋁合金拼焊板。

4.根據權利要求1所述的一種性能均勻的大型鋁合金拼焊板封頭整體成形的方法，其特征在于步驟一中采用焊接前進速度為300mm/min，旋轉速度為800rpm的攪拌摩擦焊接方法制備大型鋁合金拼焊板。