[發明專利]一種大徑厚比火箭燃料貯箱箱底熱沖旋復合成形工藝

在審

• 申請號: 202110630805.4
• 申請日: 2021-06-07
• 公開（公告）號: CN113547022A
• 公開（公告）日: 2021-10-26
• 發明（設計）人: 馬存強;姚君山
• 申請（專利權）人: 浙江藍箭航天空間科技有限公司
• 主分類號: B21D35/00
• 分類號: B21D35/00;B21D37/16;C22F1/04;C21D1/26;C21D8/00;C21D9/00
• 代理公司: 北京科石知識產權代理有限公司 11595
• 代理人: 李艷霞

本發明提供一種大徑厚比火箭燃料貯箱箱底熱沖旋復合成形工藝，該工藝包括：板料切圓下料；圓坯料退火熱處理；對圓坯料進行多次沖壓預成形，得到預成形坯；對預成形坯進行旋壓成形，得到旋壓件；對旋壓件進行固溶熱處理；固溶熱處理后的旋壓件進行校準旋壓，得到合格旋壓件；對合格旋壓件進行時效熱處理。該工藝制造貯箱箱底效率高、制造精度高、對專用設備依賴度低、生產周期短、良品率高且生產成本低。

技術領域

本發明涉及液體運載火箭燃料貯箱制造技術領域，尤其涉及一種大徑厚比火箭燃料貯箱箱底熱沖旋復合成形工藝。

背景技術

運載火箭燃料貯箱箱底是一種大直徑薄壁橢球結構殼體，目前我國現役運載火箭貯箱箱底大多采用“瓜瓣、頂蓋分體成形→零件組焊”的工藝進行制造。一般一個箱底由6個瓜瓣及1個頂蓋通過攪拌摩擦焊進行組裝成形，該工藝在國內航天制造企業沿用幾十年，制造技術已十分成熟。但是應該注意的是該工藝存在以下問題：(1)制造周期長，尤其是瓜瓣的組焊工序對焊接裝備及人員操作水平要求較高，同時焊接過程導致的變形問題比較嚴重，為保證瓜瓣的裝配精度需要不斷人工修配，導致生產效率不高。(2)產品拼焊焊縫較多，一般一個箱底含6條母線方向的縱縫和一條頂蓋焊接的環縫，焊縫的存在導致產品的整體強度降低，影響產品的質量可靠性。(3)為保證焊接區的安全系數需要對該位置采用局部增厚的方式進行加強處理，不利于航天產品的減重要求。

基于瓜瓣拼焊貯箱箱底存在的以上問題，國內外均開展了運載火箭貯箱箱底整體制造技術研究。目前貯箱箱底整體制造主要采用旋壓技術，而在具體的旋壓方案選擇上，該工藝又細分為有外旋和內旋兩種方式。其中外旋提出了一種先通過打鼓預成形，然后通過模具旋壓成形的方式制造貯箱箱底。該種方式成形主要存在的問題有：(1)打鼓成形精度低，產品的型面精度保證主要通過后續的模具旋壓進行保證。(2)考慮到一般火箭貯箱箱底主要通過可熱處理強化鋁合金制造，旋壓毛坯熱處理過程中極易產生變形，變形后的毛坯很難再次安裝在原有模具上進行旋壓整形，也就是說旋壓模具的使用通用性較差。(3)采用上述專利提出的方法旋壓工藝對操作人員的生產經驗依賴度較高，旋壓道次的選擇因人而異，導致效率也較差。針對內旋貯箱箱底工藝，又提出了一種基于特殊設計的旋壓裝備，通過分步式旋壓路徑設計實現剪旋和普旋分步成形，該工藝避免了大直徑封頭旋壓容易失穩的難題，但是也存在以下問題：(1)裝備依賴度較高，該方法需要對現有旋壓裝備進行大規模的改造甚至特殊制造，裝備投資較大；(2)該工藝更適用于相對較薄板材的室溫成形，對于較厚原材料成形難度較大。

上述工藝在針對厚度為20mm以上，直徑為3350mm的可熱處理強化鋁合金貯箱箱底毛坯整體成形時，存在制造成本較高、設備依賴度高、生產周期長、校形困難等問題。

因此本領域亟需一種制造效率高、專用設備依賴度低、良品率高且制造成本低的火箭燃料貯箱箱底成形工藝。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的不足，提供一種大徑厚比火箭燃料貯箱箱底熱沖旋復合成形工藝。該工藝制造貯箱箱底效率高、制造精度高、對專用設備依賴度低、生產周期短、良品率高且生產成本低。

本發明提供了一種大徑厚比火箭燃料貯箱箱底熱沖旋復合成形工藝，該工藝包括：對圓坯料進行多次沖壓預成形，得到預成形坯；對預成形坯進行旋壓成形，得到旋壓件；對旋壓件進行固溶熱處理；固溶熱處理后的旋壓件進行校準旋壓，得到合格旋壓件。

本發明的實施方式中，對圓坯料進行多次沖壓預成形，得到預成形坯的步驟之前，該工藝還包括：板料切圓下料；圓坯料退火熱處理。

本發明的實施方式中，對圓坯料進行多次沖壓預成形，得到預成形坯的步驟具體包括：將退火軟化的圓坯料取出后放置于沖壓裝置上；吹除圓坯表面上的雜質；啟動壓力機使預壓上模下降，完成第一道次的沖壓預成形工序；重復上述過程，進行多道次的沖壓預成形，得到最終的預成形坯。

進一步的，啟動壓力機使預壓上模下降，完成第一道次的沖壓預成形工序的步驟之后還包括：將完成第一道次的預壓毛坯進行中間退火熱處理。