[發(fā)明專利]帶筋壁板蠕變時(shí)效成形過(guò)程中外形精度控制方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010586273.4
• 申請(qǐng)日: 2020-06-24
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111719095A
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-09-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 白雪飄;曾元松;王明濤;邱宇;田碩
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)航空制造技術(shù)研究院
• 主分類(lèi)號(hào): C22F1/00
• 分類(lèi)號(hào): C22F1/00;B21D5/00
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

本發(fā)明公開(kāi)了焊接帶筋壁板蠕變時(shí)效成形過(guò)程中外形精度控制方法，包括：對(duì)母材試板進(jìn)行蠕變時(shí)效成形，獲取第一關(guān)系規(guī)律和第二關(guān)系規(guī)律；對(duì)目標(biāo)零件的焊縫結(jié)構(gòu)分別進(jìn)行焊縫縱向、橫向變形的單筋件蠕變時(shí)效成形，獲取第三關(guān)系規(guī)律、第四關(guān)系規(guī)律、第五關(guān)系規(guī)律和第六關(guān)系規(guī)律；依據(jù)第二關(guān)系規(guī)律、第四關(guān)系規(guī)律和第六關(guān)系規(guī)律，確定目標(biāo)時(shí)效溫度和目標(biāo)時(shí)效時(shí)間；依據(jù)焊縫變形情況，劃分目標(biāo)零件為多個(gè)區(qū)域；依據(jù)目標(biāo)時(shí)效溫度和目標(biāo)時(shí)效時(shí)間，確定每一個(gè)區(qū)域的預(yù)彎變形量。該焊接帶筋壁板蠕變時(shí)效成形過(guò)程中外形精度控制方法的目的是解決因焊縫帶來(lái)的材料性能差異、焊接殘余應(yīng)力導(dǎo)致的變形不協(xié)調(diào)的問(wèn)題。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于飛機(jī)壁板成形技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種帶筋壁板蠕變時(shí)效成形過(guò)程中外形精度控制方法。

背景技術(shù)

壁板構(gòu)件是航空航天飛行器上重要的零件類(lèi)型之一，既是構(gòu)成氣動(dòng)外形的重要組成部分，同時(shí)也是飛機(jī)機(jī)翼、機(jī)身等的主要承力構(gòu)件。目前，壁板構(gòu)件常用的結(jié)構(gòu)形式有兩種，分別是蒙皮和長(zhǎng)桁鉚接的組合式壁板以及整體機(jī)加帶筋整體壁板。隨著焊接技術(shù)的發(fā)展，采用蒙皮與長(zhǎng)桁焊接的整體壁板，為壁板結(jié)構(gòu)輕量化設(shè)計(jì)和經(jīng)濟(jì)性制造提供了全新的板坯制造方案。

然而，焊接帶筋壁板由于立筋的存在，無(wú)法采用傳統(tǒng)的蒙皮拉伸成形的方法完成壁板構(gòu)件的終成形。而且，由于焊接殘余應(yīng)力的存在，導(dǎo)致由平板蒙皮和長(zhǎng)桁焊接的整體壁板毛坯平整度不足，且焊接區(qū)與非焊接區(qū)材料性能差異，使其精確成形難度非常大。

蠕變時(shí)效成形的基本原理是利用金屬的蠕變/應(yīng)力松弛以及時(shí)效強(qiáng)化等特性，使構(gòu)件在同一時(shí)空環(huán)境下(溫度和應(yīng)力場(chǎng))實(shí)現(xiàn)形/性協(xié)同制造。其制造過(guò)程包括：首先將零件毛坯通過(guò)一定的加載方式使之產(chǎn)生彈性變形并固定；其次使零件在材料的人工時(shí)效溫度內(nèi)保溫，材料在該過(guò)程中受到蠕變(應(yīng)力松弛)和時(shí)效機(jī)制的作用，蠕變變形逐漸增加、彈性變形逐漸減少；最后，保溫結(jié)束并卸除載荷，部分彈性變形在蠕變和應(yīng)力松弛的作用下轉(zhuǎn)變?yōu)橛谰盟苄宰冃危瑥亩箻?gòu)件在完成時(shí)效強(qiáng)化的同時(shí)，獲得所需外形。該工藝方法的特點(diǎn)是成形后回彈較大，因此，要實(shí)現(xiàn)目標(biāo)外形，必需進(jìn)行模具回彈補(bǔ)償。

由于蠕變時(shí)效成形是在熱循環(huán)中利用材料的蠕變和時(shí)效機(jī)制，使部分彈性變形轉(zhuǎn)變?yōu)橛谰米冃危缚p區(qū)材料蠕變變形性能與內(nèi)部殘余應(yīng)力均存在較大差異，僅僅依據(jù)母材的材料性能設(shè)計(jì)回彈補(bǔ)償參數(shù)，則焊縫區(qū)往往無(wú)法達(dá)到目標(biāo)曲率外形，從而影響零件整體外形曲面的光順度，造成局部區(qū)域超差。

有鑒于此，本領(lǐng)域技術(shù)人員亟待提供一種帶筋壁板蠕變時(shí)效成形過(guò)程中外形精度控制方法用于解決因焊縫帶來(lái)的材料性能差異、焊接殘余應(yīng)力導(dǎo)致的變形不協(xié)調(diào)的問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容

(一)要解決的技術(shù)問(wèn)題

本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是因焊縫帶來(lái)的材料性能差異、焊接殘余應(yīng)力導(dǎo)致的變形不協(xié)調(diào)。

(二)技術(shù)方案

本發(fā)明的提供了一種焊接帶筋壁板蠕變時(shí)效成形過(guò)程中外形精度控制方法，包括以下步驟：

對(duì)母材試板進(jìn)行蠕變時(shí)效成形，獲取第一關(guān)系規(guī)律和第二關(guān)系規(guī)律；

對(duì)目標(biāo)零件的焊縫結(jié)構(gòu)分別進(jìn)行焊縫縱向變形的單筋件蠕變時(shí)效成形，獲取第三關(guān)系規(guī)律和第四關(guān)系規(guī)律；

對(duì)所述目標(biāo)零件的焊縫結(jié)構(gòu)分別進(jìn)行焊縫橫向變形的單筋件蠕變時(shí)效成形，獲取第五關(guān)系規(guī)律和第六關(guān)系規(guī)律；

依據(jù)所述第二關(guān)系規(guī)律、所述第四關(guān)系規(guī)律和所述第六關(guān)系規(guī)律，確定目標(biāo)時(shí)效溫度和目標(biāo)時(shí)效時(shí)間；

依據(jù)焊縫變形情況，劃分所述目標(biāo)零件為多個(gè)區(qū)域；

依據(jù)所述目標(biāo)時(shí)效溫度和所述目標(biāo)時(shí)效時(shí)間，確定每一個(gè)所述區(qū)域的預(yù)彎變形量。

進(jìn)一步地，所述第一關(guān)系規(guī)律為第一時(shí)效溫度、第一時(shí)效時(shí)間和第一預(yù)應(yīng)變與第一成形曲率、第一回彈率的關(guān)系規(guī)律。