[發明專利]一種大曲率壁板的蠕變時效成形方法

有效

• 申請號: 201911123809.2
• 申請日: 2019-11-17
• 公開（公告）號: CN110802220B
• 公開（公告）日: 2023-04-07
• 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: B22D31/00
• 分類號: B22D31/00;C21D9/00;C22F1/04
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本發明公開了一種大曲率壁板的蠕變時效成形方法，主要用于增大壁板的可蠕變時效成形曲率，提高大曲率壁板的耐腐蝕性能和抗疲勞性能，提高蠕變時效成形效率。該方法為將鋁合金壁板毛坯在420~520℃下固溶1~3小時，淬火；然后對壁板選區進行噴丸強化處理；再將壁板在熱壓罐中進行蠕變時效；最后對壁板選區進行拋光處理。本發明的方法可有效避免大曲率壁板蠕變時效成形時微裂紋的產生，促進強化相的析出效率，增強壁板的耐腐蝕性能和抗疲勞性能，增大壁板的可蠕變時效成形曲率，提高蠕變時效成形工藝的應用范圍。

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壁板的蠕變時效成形方法。

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。在航空航天壁板生產領域具有廣闊應用前景。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。

為了降低零件因進入屈服狀態后產生微裂紋而引發失穩破裂的幾率，蠕變時效成形時的成形應力通常低于材料的屈服應力。但是，這限制了壁板的可蠕變時效成形曲率。目前大曲率壁板的蠕變時效成形，通常先使壁板產生大量的塑性變形再進行蠕變時效，但這不可避免的會使壁板內部出現裂紋缺陷，降低了壁板的耐腐蝕性能和抗疲勞性能，削弱了蠕變時效成形工藝的突出優勢。此外，蠕變時效成形時，為使強化相充分彌散析出，壁板需要在高溫環境中保持較長時間，導致蠕變時效成形的效率很低。

發明內容

本發明的目的在于提供一種大曲率壁板的蠕變時效成形方法，通過對壁板特定選區進行噴丸強化處理，形成均勻的壓應力區域，抑制微裂紋產生，增大強化相的析出效率，提高大曲率壁板的耐腐蝕性能和抗疲勞性能，提高生產效率。

本發明為實現上述目的，采用如下技術方案：

一種大曲率壁板的蠕變時效成形方法，包括以下步驟：

步驟一、將鋁合金壁板毛坯在420～520℃固溶1～3小時，然后以60～80℃/s的冷卻速度淬火；

步驟二、利用保護帶遮蔽除壁板選區外的區域，選區位于壁板彎曲時的拉伸變形一側，選區的寬度使用公式w＝K·ρ·θ獲得，式中k為選區系數，取值范圍為1.1～1.5，ρ為彎曲半徑，θ為弧度，壁板選區的長度等于彎曲線長度，然后啟動噴丸設備控制硬度200～700HV的鑄鋼丸或不銹鋼丸，彈丸直徑為10～800μm，噴射速度為100～1000m/s，噴嘴移動速度為100～1000mm/min，沿對稱式移動軌跡對壁板選區進行轟擊；

步驟三、將壁板在模具中彎曲成形，然后在熱壓罐中進行蠕變時效成形；

步驟四、對壁板選區進行拋光處理。

所述的壁板材料為2XXX系、6XXX系和7XXX系可時效鋁合金。

所述的壁板材料為厚度為1～10mm的不帶筋板材。

所述的大曲率壁板為單曲率壁板或多曲率壁板。

步驟三中所述的壁板在模具中彎曲成形時，最大變形處的應變大于板材噴丸強化處理前的彈性極限。

步驟三中所述的壁板蠕變時效成形為在溫度140～220℃、壓力100～500MPa下保溫10～22h。

步驟四中所述的對壁板選區進行拋光處理為首先使用粒度為340～1200的SiC砂紙對選區進行打磨處理，然后利用帆布或呢絨進行對選區進行機械拋光。