[發(fā)明專利]一種采用開縫芯棒冷擠壓強化裝配孔的工藝

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011447830.0
• 申請日: 2020-12-09
• 公開（公告）號: CN112680677B
• 公開（公告）日: 2022-03-25
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 蘇宏華;劉飛;姜廷宇;梁勇楠;丁文鋒;徐九華;傅玉燦;陳燕;楊長勇;張全利;趙正彩
• 申請（專利權(quán)）人: 南京航空航天大學(xué)
• 主分類號: C22F1/04
• 分類號: C22F1/04;C22F1/18
• 代理公司: 南京經(jīng)緯專利商標(biāo)代理有限公司 32200
• 代理人: 曹翠珍

本發(fā)明涉及一種采用開縫芯棒冷擠壓強化裝配孔的工藝，（1）在對被擠壓工件裝配孔冷擠壓強化前，開縫芯棒（4）正面依次穿過輔助板（3）、被擠壓工件裝配孔；開縫芯棒上對稱設(shè)有多個狹縫，則開縫芯棒工作環(huán)可收縮，不對被擠壓工件裝配孔進(jìn)行擠壓強化。（2）向開縫芯棒內(nèi)插入支撐棒，則開縫芯棒工作環(huán)位置處不可收縮，其直徑大于被擠壓工件裝配孔孔徑，勻速拉出開縫芯棒的過程，開縫芯棒工作環(huán)擠壓裝配孔孔壁，使其發(fā)生塑性變形，從而實現(xiàn)強化效果。該發(fā)明在孔擠壓強化過程中不需要使用襯套，消除了擠壓過程中襯套的消耗，從而提高了擠壓強化效果。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明提出一種采用開縫芯棒冷擠壓強化裝配孔的工藝，屬于孔冷擠壓強化精密加工技術(shù)領(lǐng)域。

技術(shù)背景

鋁合金、鈦合金具有密度小、強度高、力學(xué)性能佳、抗腐蝕性能強等特點，在航空零部件中應(yīng)用非常廣泛。寬體客機上有數(shù)萬個裝配孔，需要在裝配孔中安裝緊固件進(jìn)行裝配。裝配孔孔邊容易形成應(yīng)力集中，應(yīng)力集中易于產(chǎn)生裂紋、增加裂紋擴展速率，裝配孔工件因裂紋的存在降低了使用性能，縮短了裝配孔工件的疲勞壽命。

隨著鋁合金、鈦合金及其疊層結(jié)構(gòu)航空材料在航空零部件中的用量日漸增多，提高鋁合金、鈦合金及其疊層結(jié)構(gòu)材料裝配孔的疲勞性能和抗疲勞強度、延長被擠壓工件的服役壽命顯得非常重要。被擠壓工件裝配孔的冷擠壓強化技術(shù)，通過對裝配孔工件進(jìn)行局部強化，改變裝配孔孔壁的殘余應(yīng)力分布狀況，從而提高裝配孔工件的疲勞性能、延長裝配孔工件的服役壽命。比如，公開號為CN104626726A的中國專利申請文件，提供一種CFRP復(fù)合材料層合板裝配孔的冷擠壓強化方法，所述方法包括：a、提供襯套，所述襯套能夠裝設(shè)于所述裝配孔內(nèi)；b、提供帶錐度的金屬芯棒，并將所述芯棒插入所述襯套中；c、將所述襯套裝入所述裝配孔；d、通過擠壓設(shè)備對所述芯棒施加軸向力，以使所述芯棒的最大直徑部位對所述襯套實施擠壓；e、將所述芯棒移除，所述襯套被固持于所述裝配孔內(nèi)。該專利申請文件針對CFRP復(fù)合材料層合板的裝配孔采用襯套并配合冷擠壓強化工藝，可以有效提高制件的疲勞壽命，延長飛機的服役時間。由于襯套緊固在裝配孔內(nèi)，增加了連接結(jié)構(gòu)的耐磨性，并有助于裝配緊固件的拆卸和制件的維修。但該專利申請文件，使用實心擠壓芯棒對被擠壓工件裝配孔進(jìn)行冷擠壓強化。

目前，開縫襯套、實心擠壓芯棒被廣泛的應(yīng)用到帶孔工件的冷擠壓強化。然而，使用開縫襯套對帶孔工件進(jìn)行冷擠壓強化，擠壓芯棒不直接與裝配孔孔壁接觸，引起擠壓量不能全部的作用于裝配孔孔壁，擠壓量作用于開縫襯套導(dǎo)致襯套發(fā)生的塑性變形較大，發(fā)生大變形的開縫襯套不能再次用于孔冷擠壓強化，嚴(yán)重增加了孔冷擠壓強化工藝成本；使用實心擠壓芯棒直接對裝配孔進(jìn)行冷擠壓強化，不能進(jìn)行較大擠壓量的孔擠壓強化，限制了裝配孔的擠壓強化范圍。

基于使用開縫襯套對裝配孔進(jìn)行冷擠壓強化、使用實心擠壓芯棒直接對裝配孔進(jìn)行冷擠壓強化，存在開縫襯套不能重復(fù)使用、擠壓效率低、不能進(jìn)行大擠壓量的擠壓等問題，為此該發(fā)明提出利用開縫芯棒對裝配孔進(jìn)行冷擠壓強化，旨在實現(xiàn)開縫芯棒重復(fù)使用、提高擠壓效率、增大孔擠壓量。

發(fā)明內(nèi)容

針對使用開縫襯套對被擠壓工件裝配孔進(jìn)行冷擠壓強化，擠壓芯棒不與裝配孔孔壁直接接觸，引起擠壓量不能全部作用于孔壁，擠壓量作用于開縫襯套使開縫襯套發(fā)生塑性變形，導(dǎo)致襯套不能重復(fù)使用，嚴(yán)重的增加了孔冷擠壓強化工藝成本；使用實心擠壓芯棒對被擠壓工件裝配孔進(jìn)行冷擠壓強化，不能進(jìn)行大擠壓量的擠壓的問題，本發(fā)明提出一種采用開縫芯棒冷擠壓強化裝配孔的工藝，使用該發(fā)明對被擠壓工件裝配孔進(jìn)行冷擠壓強化，不需要使用襯套，擠壓量全部作用于裝配孔孔壁，消除了孔冷擠壓強化過程中襯套的消耗。采用的開縫芯棒由于開縫的存在，開縫芯棒工作環(huán)位置可以進(jìn)行收縮，可以實現(xiàn)大擠壓量的擠壓。開縫芯棒和支撐棒材料的硬度高于被擠壓工件，孔冷擠壓強化過程中開縫芯棒和支撐棒發(fā)生的變形小，因此開縫芯棒和支撐棒可以重復(fù)使用，減小了孔冷擠壓強化工藝成本。

技術(shù)方案

一種采用開縫芯棒冷擠壓強化裝配孔的工藝，過程如下：