[發明專利]一種大型薄壁構件節約型蠕變時效成形方法

有效

• 申請號: 202010028789.7
• 申請日: 2020-01-11
• 公開（公告）號: CN111195678B
• 公開（公告）日: 2021-02-09
• 發明（設計）人: 湛利華;彭南輝;喻吉望
• 申請（專利權）人: 中南大學
• 主分類號: B21D31/00
• 分類號: B21D31/00
• 代理公司: 長沙歐諾專利代理事務所(普通合伙) 43234
• 代理人: 歐穎;張文君

一種大型薄壁構件節約型蠕變時效成形方法，包括：先剪出兩塊構件板料；將兩塊構件板料固定成加強板，用透氣氈完全包覆后置于模具型面上，靠近模具型面的為第一構件板料，遠離模具型面的為第二構件板料；將真空袋粘貼在模具邊緣使真空袋與模具形成封閉空間；對封閉空間抽真空使加強板與模具型面趨近或保持貼合后，放入熱壓罐內進行真空蠕變時效成形，完成后將各板料及模具分離；銑削掉第一構件板料的余量板；再對第二構件板料重復上述加強板的真空蠕變時效成形過程，完成第二塊構件。本發明能夠實現大型薄壁構件的精確形性一體化成形，有效抑制了弱剛度的構件在蠕變時效成形過程中出現的局部屈曲失穩狀況，同時能節約材料和成形時間。

技術領域

本發明涉及薄壁構件制造技術領域，具體涉及到一種大型薄壁構件節約型蠕變時效成形方法。

背景技術

大型復雜曲面薄壁構件被廣泛應用于航空航天工業中，其質量及性能優劣直接影響到相關產品的可靠性。為了使該雙曲結構的薄壁構件同時獲得優良的形性性能，國內外開發了形性協同制造的蠕變時效成形技術。蠕變時效成形技術主要基于材料蠕變和時效特性，具有安全性和可重復性且能夠在生產壁板零件時同時滿足成形性要求。首先，在常溫下通過一定的加載方式使制件產生彈性變形，并保持這種變形；然后將其與工裝一起放入加熱設備中保溫一段時間，使其內部組織和性能發生改變從而使部分彈性變形轉化為塑性變形。

在大型薄壁雙曲結構構件的實際生產中發現，當要制作的構件厚度小于一定尺寸時，構件板料在彎曲蠕變時效成形過程中會發生局部屈曲失穩現象，且屈曲失穩具有變形大和突然性，不能形成所需要的具有雙曲結構的構件。同時，大曲率橢球構件在蠕變時效成形加載過程拉壓應力、彈塑性變形并存，目前已有的時效成形方法難以適用這類構件。

因此，亟須針對大型薄壁構件提出一種新的蠕變時效成形方法。

發明內容

本發明的目的是提供一種大型薄壁構件節約型蠕變時效成形方法，以解決背景技術中提出的大型薄壁構件在彎曲蠕變時效成形過程中會發生局部屈曲失穩現象的問題。

本發明的技術方案是一種大型薄壁構件節約型蠕變時效成形方法，所述方法包括：先將鋁合金胚料裁剪出兩塊外輪廓一致的包含構件展開體的構件板料，所述構件板料中構件展開體之外的板料為余量板；將兩塊構件板料緊密貼合并固定在一起形成加強板；將加強板置于模具型面上，其中靠近模具型面的構件板料為第一構件板料，遠離模具型面的構件板料為第二構件板料，且用透氣氈將加強板完全包覆；在模具的邊緣部粘貼至少一圈密封膠，并將真空袋粘貼在密封膠上以使真空袋與模具共同形成封閉空間；真空袋上設置有與真空泵相連的真空嘴，通過真空嘴對封閉空間抽真空，使加強板與模具型面盡可能地趨近貼合或保持貼合；將加強板與模具放入熱壓罐內進行真空蠕變時效成形，時效完成后將兩塊構件板料以及模具分離；銑削掉成形后第一構件板料的余量板，即完成第一塊大型薄壁構件的制作；再用透氣氈將經過上述處理的第二構件板料完全包覆；在模具的邊緣部粘貼至少一圈密封膠，并將真空袋粘貼在密封膠上以使真空袋與模具共同形成封閉空間；通過真空嘴對封閉空間抽真空，使第二構件板料與模具型面盡可能地趨近貼合或保持貼合；再將第二構件板料與模具放入熱壓罐內進行真空蠕變時效成形，時效完成后將第二構件板料以及模具分離；銑削掉成形后第二構件板料的余量板，即完成第二塊大型薄壁構件的制作。

在一種具體的實施方式中，所述鋁合金胚料裁剪成構件板料時，分別對兩塊構件板料的厚度方向的一側面中構件展開體所在區域內進行銑削，銑削形成的區域即為減薄區，形成所述減薄區以使得所述構件板料的重量降低，減薄區與構件展開體的外邊緣之間留出一圈具有一定寬度且用于構件之間焊接的外網格區，外網格區之外即為余量板對應的余量區；所述構件板料進行了銑削的側面即為減薄面，構件板料未進行銑削的側面即為非減薄面；第一構件板料的非減薄面與第二構件板料的減薄面進行緊密貼合；在將兩塊構件板料緊密貼合之前，分別將硅膠填充在兩塊構件板料的減薄面對應的減薄區被銑削掉的位置，并用熱敏膠帶沿填充的硅膠位置的四周固定。