[發明專利]一種大曲率波紋板的快速蠕變時效成形方法

有效

• 申請號: 201911002207.1
• 申請日: 2019-10-21
• 公開（公告）號: CN110802218B
• 公開（公告）日: 2021-02-09
• 發明（設計）人: 馬振武;曹自洋;殷振
• 申請（專利權）人: 蘇州科技大學
• 主分類號: B21D31/00
• 分類號: B21D31/00;C21D9/00;C22F1/04
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本發明公開了一種大曲率波紋板的快速蠕變時效成形方法，主要用于增大波紋板的可蠕變時效成形曲率，提高波紋板的耐腐蝕性能和抗疲勞性能，提高波紋板的蠕變時效效率。本發明為首先將鋁合金板材在430~540℃條件下固溶1~5h，涌流水淬火；然后對板材選區進行雙側同步激光噴丸強化處理；再將板材在模具中彎曲成形；最后將板材在熱壓罐中進行蠕變時效成形。本發明通過對鋁合金板材進行雙側同步激光噴丸強化處理，在板材雙側彎曲區域形成均勻的壓應力，避免大曲率波紋板彎曲成形時微裂紋的產生，增大強化相的彌散析出效率，增強波紋板的耐腐蝕性能和抗疲勞性能，提高大曲率波紋板的蠕變時效成形效率。

技術領域

本發明屬于先進制造技術領域，具體涉及一種大曲率波紋板的快速蠕變時效成形方法。

背景技術

蠕變時效成形技術是一種將時效強化與蠕變成形相結合，利用金屬的高溫蠕變特性進行成形的工藝，具有工藝簡單，成形件力學性能優異的特點。典型的時效成形工藝過程分為三個階段，(1) 加載：在室溫下，將金屬零件通過一定的加載方式使之產生彈性變形，并固定在具有一定外形型面的工裝上。(2) 人工時效：將零件和工裝一起放入加熱爐內，在特定高溫環境內保溫一段時間，材料在此過程中受到蠕變、應力松弛和時效機制的作用，內部組織和性能均發生變化。(3) 卸載：在保溫結束并去掉工裝的約束后，所施加到零件上的部分彈性變形在蠕變和應力松弛的作用下，轉變為永久塑性變形，從而使零件在完成時效強化的同時，獲得所需外形。

波紋板由板材連續彎曲而來，具有比表面積大的特點。現有工藝通過增大波紋板的彎曲曲率提高波紋板的比表面積。然而，過大的彎曲曲率會使波紋板兩側彎曲區域的變形超過材料的強度極限，產生裂紋而引發失穩破裂。目前大曲率波紋板的蠕變時效成形，通常先使板材在兩側彎曲區域產生大量塑性變形再進行蠕變時效，但這會使波紋板內部產生大量的裂紋缺陷，降低大曲率波紋板的耐腐蝕性能和抗疲勞性能。此外，為保證強化相的彌散析出，蠕變時效成形工藝需要在高溫環境中保持較長時間，這導致蠕變時效成形的生產效率很低。

發明內容

本發明的目的在于提供一種大曲率波紋板的快速蠕變時效成形方法，通過對板材選區進行雙側同步激光噴丸強化處理，在板材兩側彎曲區域形成均勻的壓應力，抑制大曲率波紋板彎曲成形時微裂紋的產生，增大強化相的析出速率，提高大曲率壁板的耐腐蝕性能、抗疲勞性能，提高蠕變時效成形效率。

本發明為實現上述目的，采用如下技術方案：

一種大曲率波紋板的快速蠕變時效成形方法，包括以下步驟：

步驟一、將板材在430~540℃下固溶1~5小時，使用涌流水淬火；

步驟二、對板材選區覆蓋能量吸收層，在選區外對板材進行夾持，在約束模式下，啟動激光噴丸設備控制激光功率密度0.1 GW/cm² - 5 GW/cm²，光斑直徑為1～20μm，搭接率為10%～50%，激光能量為1～10J，沖擊次數為1~3次，移動軌跡為對稱式，對板材選區進行雙側同步激光噴丸強化，板材選區的寬度使用公式w=K?ρ?θ確定，式中k為選區系數，取值范圍為1~2，ρ為彎曲半徑，θ為弧度，板材選區的長度等于彎曲線長度；

步驟三、將板材在模具中彎曲成形，然后在熱壓罐中進行蠕變時效成形；

步驟四、降溫取件。

所述的板材材料為2XXX系和7XXX系可時效鋁合金。

所述的板材為厚度為1~20mm的不帶筋板材。

所述步驟二中的能量吸收層材料為黑漆、鋁箔中的一種。

步驟二中所述的約束模式為使用水、有機玻璃、石英、硅油中的一種作為約束層材料對板材選區進行約束。

所述的沖擊次數按如下方法確定：

板材厚度1＜t≤5mm，沖擊1次；