[發明專利]一種大長徑比薄壁鋁合金異形構件旋壓成形方法

有效

• 申請號: 201810290522.8
• 申請日: 2018-04-03
• 公開（公告）號: CN108580638B
• 公開（公告）日: 2020-02-14
• 發明（設計）人: 溫濤;陰中煒;沈正章;張緒虎;趙磊;尹嘉明;張亞蓮
• 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: 11009 中國航天科技專利中心
• 代理人: 張麗娜

1.一種大長徑比薄壁鋁合金異形構件殼體旋壓成形方法，其特征在于該方法的步驟包括：

(1)制備旋壓模具，所述的旋壓模具為待成形鋁合金異形構件的陽模模具；

(2)制備鋁合金圓板；

(3)首先利用旋壓設備的尾頂將步驟(2)中準備的鋁合金圓板固定到步驟(1)制作的旋壓模具上，然后對旋壓模具和鋁合金圓板進行加熱；

(4)將步驟(3)中的鋁合金圓板旋壓至預設形狀，得到毛坯件；

(5)將步驟(4)得到的毛坯件從旋壓模具上卸下，然后對毛坯件進行熱處理，然后進行機械加工，得到大長徑比薄壁鋁合金異形構件；

所述的薄壁是指構件的壁厚不大于2mm；

所述的鋁合金異形構件包括下面的空心圓柱和上面的空心半球，空心半球的頂端面為平面；

所述的步驟(1)中，旋壓模具包括下面的空心圓柱和上面的空心半球；空心半球的頂端為平面，定義空心圓柱的底端為大端面，空心半球的頂端平面為小端面；

以該異形構件中空心半球的底端中心作為原點建立坐標系，該異形構件殼體在YZ方向的半徑相等，X方向為該異形構件的高度方向，且Y、Z方向空心半球型面的最大直徑即為該異形構件的最大直徑，記錄為a，X方向半球型面的高度加上圓柱型面的高度即為異形構件的總高度，記錄為b，b/a即為該異形構件的長徑比，異形構件的長徑比不小于1.8；

所述的步驟(1)中，所述的旋壓模具中空心圓柱的底端即大端面帶有埡口，該埡口用于與旋壓設備進行連接，所述的旋壓模具中空心半球的底端外徑與空心圓柱的外徑一致，空心半球的底端內徑與空心圓柱的內徑一致，空心半球的壁厚與空心圓柱的壁厚一致；空心半球與空心圓柱組合而成的外型面與待成形異形構件殼體毛坯的內型面一致；

所述的步驟(1)中，空心半球頂端平面即小端面的平面直徑為Φ60～80mm；空心半球的最大直徑比待成形異形構件殼體相對應的最大直徑小2～4mm；空心圓柱的高度比待成形異形構件殼體相對應的直線段高度大30～50mm；所述的旋壓模具的內表面帶有加強筋；

所述的步驟(2)中，制備鋁合金圓板的方法為：從規格為800mm×800mm的方形鋁板上切取直徑為Φ620～750mm的鋁合金圓板；

所述的步驟(3)中，利用旋壓設備的尾頂將鋁合金圓板固定到旋壓模具上時使鋁合金圓板的圓心與旋壓模具的空心半球頂端小端面的平面的中心重合，且鋁合金圓板與旋壓模具的空心半球頂端小端面的平面緊密貼合；旋壓模具的加熱溫度為70～120℃，鋁合金圓板的加熱溫度為280～320℃；

所述的步驟(4)中，將鋁合金圓板旋壓至預設形狀的過程為：旋壓過程中先從小端面的邊緣進行，包括第一階段的11道次的旋壓和第二階段的1道次的旋壓；

第一階段的11道次的旋壓均采用強力旋壓和普通旋壓相結合的方式，強力旋壓的行程逐道次增加，普通旋壓的收徑量第一道次大于后續的10道次，后續10個道次普通旋壓收徑量均相同；第二階段的1道次的旋壓采用強力旋壓，第二階段的強力旋壓起始位置距空心半球的底端面130～160mm；

所述的強力旋壓和普通旋壓的加熱溫度均為320～380℃；強力旋壓和普通旋壓時的旋壓模具轉速均為120～160r/min；普通旋壓時旋輪進給比f＝1.6～2.2，強力旋壓時旋輪進給比f＝1.0～1.2，強力旋壓時單道次減薄率為8％～10％；強力旋壓和普通旋壓時的旋輪圓角半徑R均為16～20mm。