[發(fā)明專利]一種大尺寸薄壁鋁合金貯箱半球殼體成形方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810449069.0
• 申請(qǐng)日: 2018-05-11
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN108637602B
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-10-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 趙磊;張緒虎;韓冬峰;涂罡
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 航天材料及工藝研究所;中國(guó)運(yùn)載火箭技術(shù)研究院
• 主分類號(hào): B23P15/00
• 分類號(hào): B23P15/00;C21D9/00;C22F1/04
• 代理公司: 中國(guó)航天科技專利中心 11009
• 代理人: 范曉毅

本發(fā)明涉及一種大尺寸薄壁鋁合金貯箱半球殼體成形方法，屬于航天用貯箱制造技術(shù)領(lǐng)域，本發(fā)明實(shí)施例提供的大尺寸薄壁鋁合金貯箱半球殼體成形方法，通過(guò)采用噴淋淬火使旋壓件各個(gè)部分同時(shí)快速均勻地與水接觸，保證了旋壓件各部分具有相同的冷卻速度，提高淬火應(yīng)力分布的均勻性；還通過(guò)在粗加工、半精加工及精加工中分別匹配梯次遞減的轉(zhuǎn)速、進(jìn)給速率和進(jìn)刀量，控制淬火應(yīng)力梯次性均勻釋放并減小加工應(yīng)力產(chǎn)生趨勢(shì)；此外，通過(guò)在半精加工和精加工前，分別增加至少一次冷熱循環(huán)處理，進(jìn)一步降低大尺寸半球貯箱殼體不同加工階段的殘余應(yīng)力，使加工得到的貯箱半球殼體滿足設(shè)計(jì)和使用要求(壁厚滿足設(shè)計(jì)尺寸的0.9^+0.2mm)，且尺寸合格率≥95％。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于航天用貯箱制造技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種大尺寸薄壁鋁合金貯箱半球殼體成形過(guò)程中的殘余應(yīng)力控制方法。

背景技術(shù)

2219鋁合金由于具有焊接性能好、加工性能優(yōu)異、具有中高強(qiáng)度等優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)廣泛應(yīng)用于加工貯箱半球殼體。其中，直徑量級(jí)為φ2m以上的超大貯箱半球殼體主要通過(guò)頂蓋加瓜瓣拼焊方式制備；直徑小于φ1m的中、小尺寸貯箱半球殼體主要通過(guò)對(duì)整體旋壓成形的半球殼體旋壓件進(jìn)行固溶時(shí)效處理，然后進(jìn)行減薄車加工獲得。

而對(duì)于直徑φ1～2m量級(jí)、壁厚僅1.0mm左右的大尺寸薄壁2219鋁合金貯箱半球殼體，若采用對(duì)整體旋壓成形的半球旋壓件進(jìn)行固溶時(shí)效處理而后車加工獲得，其旋壓件在固溶過(guò)程中產(chǎn)生較大淬火應(yīng)力，且由于半球殼體直徑大、壁厚薄，在后續(xù)車加工減薄過(guò)程中由于淬火應(yīng)力釋放疊加加工應(yīng)力產(chǎn)生而導(dǎo)致了較大的局部變形及壁厚超差問(wèn)題，不滿足設(shè)計(jì)和使用要求。

因而亟需一種針對(duì)直徑φ1～2m量級(jí)、壁厚1.0mm左右的大尺寸薄壁鋁合金貯箱半球殼體的成形方法，以消除加工過(guò)程中的殘余應(yīng)力的影響，以使加工得到的貯箱半球殼體滿足設(shè)計(jì)和使用要求。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的上述問(wèn)題，提供一種大尺寸薄壁鋁合金貯箱半球殼體成形方法，采用噴淋淬火、三步機(jī)加工以及冷熱循環(huán)處理相結(jié)合的方式，綜合控制和降低殘余應(yīng)力及加工應(yīng)力，減小車加工過(guò)程中的殼體變形，使大直徑薄壁鋁合金貯箱半球殼體的壁厚精度滿足設(shè)計(jì)要求。

本發(fā)明的上述目的主要是通過(guò)如下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)的：

一種大尺寸薄壁鋁合金貯箱半球殼體成形方法，其特征在于：包括如下步驟：

步驟(一)、先將鋁合金貯箱半球殼體旋壓件升溫至固溶溫度并保溫一定時(shí)間，然后通過(guò)噴淋淬火完成固溶處理；

步驟(二)、對(duì)固溶處理后的旋壓件進(jìn)行時(shí)效處理；

步驟(三)、對(duì)固溶、時(shí)效處理后的旋壓件的內(nèi)、外表面分別進(jìn)行粗車加工，加工時(shí)車床主軸轉(zhuǎn)速為150～170r/min，進(jìn)給速率為150～170mm/min，每道次進(jìn)刀量控制在2.0mm以內(nèi)，直至加工得到的旋壓件壁厚比半球殼體設(shè)計(jì)壁厚大4.0～4.5mm；

步驟(四)、對(duì)步驟(三)得到的粗車加工后的旋壓件進(jìn)行至少一次冷熱循環(huán)處理；

步驟(五)、對(duì)冷熱循環(huán)處理后的旋壓件的內(nèi)、外表面分別進(jìn)行半精車加工，加工時(shí)車床主軸轉(zhuǎn)速為100～120r/min，進(jìn)給速率為100～120mm/min，單道次進(jìn)刀量為0.3～0.5mm，直至加工得到的旋壓件壁厚比半球殼體設(shè)計(jì)壁厚大2.0～2.5mm；

步驟(六)、對(duì)步驟(五)得到的半精車加工后的旋壓件進(jìn)行至少一次冷熱循環(huán)處理；

步驟(七)、對(duì)步驟(六)得到的冷熱循環(huán)處理后的旋壓件的內(nèi)、外表面分別進(jìn)行精車加工，車加工時(shí)車床主軸轉(zhuǎn)速為60～70r/min，進(jìn)給速率為60～70mm/min，單道次進(jìn)刀量控制在0.2mm以內(nèi)，得到大尺寸薄壁鋁合金貯箱半球殼體。