[發(fā)明專利]薄壁曲面輕質(zhì)合金構(gòu)件電磁輔助沖壓漸進(jìn)成形工藝

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110318447.3
• 申請(qǐng)日: 2021-03-25
• 公開（公告）號(hào): CN113083985A
• 公開（公告）日: 2021-07-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 馬慧娟;冒文杰;崔旭華;胡志力;華林
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 武漢理工大學(xué)
• 主分類號(hào): B21D26/14
• 分類號(hào): B21D26/14;C22F1/04;C22F1/06;C22F1/18
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 朱宏偉

本發(fā)明涉及一種薄壁曲面輕質(zhì)合金構(gòu)件電磁輔助沖壓漸進(jìn)成形工藝，包括以下步驟：S1、對(duì)輕質(zhì)合金板料進(jìn)行固溶時(shí)效處理；S2、對(duì)輕質(zhì)合金板料進(jìn)行預(yù)沖壓，預(yù)沖壓的變形量為總變形量的10?30％；S3、運(yùn)用成形線圈放電形成脈沖洛倫茲力，沖擊預(yù)沖壓變形后的板料，進(jìn)行多道次電磁漸進(jìn)成形，完成薄壁曲面輕質(zhì)合金構(gòu)件的最終成型；所述步驟S1和S2的順序可以互換。通過本發(fā)明薄壁曲面輕質(zhì)合金構(gòu)件電磁輔助沖壓漸進(jìn)成形工藝制造出的大型薄壁曲面構(gòu)件成形性好、精度高、表面質(zhì)量?jī)?yōu)良，并且綜合力學(xué)性能得到大幅提升。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及輕質(zhì)合金成形制造領(lǐng)域，更具體地說，涉及一種薄壁曲面輕質(zhì)合金構(gòu)件電磁輔助沖壓漸進(jìn)成形工藝。

背景技術(shù)

運(yùn)載火箭是人類進(jìn)行探月工程、空間站建設(shè)、深空探測(cè)等航天活動(dòng)不可或缺的工具。燃料貯箱的直徑直接決定了火箭的運(yùn)載能力，且對(duì)于運(yùn)載火箭而言每減重1kg所取得的經(jīng)濟(jì)效益將近10萬(wàn)美元。因此，以“火箭王冠”著稱的火箭燃料貯箱箱底件對(duì)高性能輕量化材料和大型薄壁輕量化結(jié)構(gòu)的需求越來越緊迫。高強(qiáng)輕質(zhì)合金(以鋁合金、鈦合金、鎂合金等為代表)，憑借其低密度、高比強(qiáng)度、強(qiáng)抗腐蝕性能等優(yōu)點(diǎn)，現(xiàn)已成為新一代運(yùn)載火箭燃料貯箱的首選材料之一。然而，輕質(zhì)合金材料室溫成形性能不佳，屬于難成形材料；火箭燃料貯箱箱底類大型薄壁曲面件結(jié)構(gòu)剛度差，屬于難成形結(jié)構(gòu)。

針對(duì)火箭燃料貯箱箱底件制造的難點(diǎn)，現(xiàn)有技術(shù)中采用的技術(shù)方案之一是“拼焊厚板+熱旋壓+數(shù)控銑削”，但是存在工藝復(fù)雜、制造周期長(zhǎng)、材料浪費(fèi)嚴(yán)重(浪費(fèi)率90％以上)等問題。現(xiàn)有技術(shù)中采用的技術(shù)方案之二是：分瓣成形→時(shí)效處理→焊接→銑削，該工藝在實(shí)際操作中需要多次變更成形設(shè)備和熱處理設(shè)備，且瓜瓣件塑性差、回彈大，使瓜瓣件焊接困難且焊后內(nèi)應(yīng)力大，導(dǎo)致尺寸精度差、廢品率高、可靠性低等問題。雖然旋壓成形與內(nèi)高壓成形方法可以實(shí)現(xiàn)整體成形，然而利用旋壓工藝極易出現(xiàn)破裂、起皺等缺陷，并存在工藝控制復(fù)雜、旋后殘余應(yīng)力較大且淬火后易發(fā)生顯著殘余變形等問題；而內(nèi)高壓成形對(duì)液壓成形機(jī)的噸位與高壓液體的密封性要求極高，目前可成形最大直徑約為3m，限制了其在大型曲面構(gòu)件的應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于，提供一種薄壁曲面輕質(zhì)合金構(gòu)件電磁輔助沖壓漸進(jìn)成形工藝，通過該工藝制造出的大型薄壁曲面構(gòu)件成形性好、精度高、表面質(zhì)量?jī)?yōu)良，并且綜合力學(xué)性能得到了大幅提升。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：構(gòu)造一種薄壁曲面輕質(zhì)合金構(gòu)件電磁輔助沖壓漸進(jìn)成形工藝，包括以下步驟：

S1、對(duì)輕質(zhì)合金板料進(jìn)行固溶時(shí)效處理；

S2、對(duì)輕質(zhì)合金板料進(jìn)行預(yù)沖壓，預(yù)沖壓的變形量為總變形量的10-30％；

S3、運(yùn)用成形線圈放電形成脈沖洛倫茲力，沖擊預(yù)沖壓變形后的板料，進(jìn)行多道次電磁漸進(jìn)成形，完成薄壁曲面輕質(zhì)合金構(gòu)件的最終成型；

所述步驟S1和S2的順序可以互換。

上述方案中，所述成形線圈內(nèi)嵌于凸模內(nèi)部。

上述方案中，所述成形線圈為可沿三軸移動(dòng)和旋轉(zhuǎn)的柔性線圈。

上述方案中，所述步驟S3中采用沖壓和電磁成形復(fù)合迭代漸進(jìn)成形。

上述方案中，所述輕質(zhì)合金為鋁合金、鎂合金或鈦合金。

上述方案中，所述固溶時(shí)效處理為固溶單級(jí)時(shí)效或固溶雙級(jí)時(shí)效。

上述方案中，所述步驟S1之前還包括步驟S0：對(duì)輕質(zhì)合金板料進(jìn)行拼焊。

上述方案中，所述步驟S0中采用同種材料同厚度拼焊或者同種材料異厚拼焊或者異種材料之間的拼焊。

實(shí)施本發(fā)明的薄壁曲面輕質(zhì)合金構(gòu)件電磁輔助沖壓漸進(jìn)成形工藝，具有以下有益效果：