[發明專利]一種鋁合金后底頂蓋構件的成型方法

有效

• 申請號: 202110689639.5
• 申請日: 2021-06-22
• 公開（公告）號: CN113403557B
• 公開（公告）日: 2022-01-11
• 發明（設計）人: 湛利華;余汶芳;徐永謙
• 申請（專利權）人: 中南大學
• 主分類號: C22F1/04
• 分類號: C22F1/04;B21D22/00;C21D9/00
• 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

本發明提供一種鋁合金后底頂蓋構件的成型方法。所述鋁合金后底頂蓋構件帶有一個或多個凸孔，所述方法包括如下步驟：步驟一、下料；步驟二、平板沖壓；步驟三、固溶處理；步驟四、蠕變時效成型。本發明應用沖壓與蠕變時效成型相結合的復合工藝成型帶凸孔的后底頂蓋，不僅解決了沖壓工藝所存在的成型精度低等問題，也克服了蠕變時效工藝對大曲率構件難成型的不足。該發明具有成型精度高，工藝重復性好，殘余應力低，尺寸穩定性好等優點。

技術領域

本發明屬于鋁合金頂蓋構件的成型領域，具體涉及一種鋁合金后底頂蓋構件的成型方法。

背景技術

蠕變時效成型技術是一種為解決航空航天大型復雜整體構件的高性能高精度制造難題應運而生的技術，具有成型精度高、殘余應力低、工藝重復性好等優點，該技術已成功應用于飛機機翼上下蒙皮等航空航天結構件的制造中。

中部開有大孔、周邊開有小翻邊孔的大型帶凸孔頂蓋是航空航天運載火箭燃料貯箱的主體結構構件，該構件的傳統成型方法為沖壓成型，該方法不僅存在成型精度低、加工周期長等問題，而且因凸孔的翻邊工序位于構件主體沖壓工序之后，凸孔的翻邊成型進一步影響了頂蓋構件的整體形狀精度，且構件在成型之后會因內部有較大殘余應力而影響最終尺寸精度。

運載火箭推進劑貯箱包括前底頂蓋和后底頂蓋等結構件，前底頂蓋的曲率和弦高均較小，具有成型與成性協同制造特點的蠕變時效成型技術可較好地實現前底頂蓋的一體化成型，而對于后底頂蓋，其沿徑向方向的剖面線是由兩個橢圓曲線銜接而成，曲率變化及弦高均較大，單純應用蠕變時效成型技術成型后底頂蓋時，構件在外力作用下仍無法變形至預定形狀，在卸載外力發生回彈行為之后，構件亦難以滿足型面精度要求。

此外，模具是蠕變時效成型所需的工裝，在現有的蠕變時效模具設備技術中，一套模具只能成型某一固定形狀尺寸的構件，而無法實現多種規格構件的生產。而不同規格的帶凸孔構件所涉及的凸孔數目、尺寸以及位置都有所不同，相應設計一種可成型多種規格構件的蠕變時效成型裝置對降低生產成本具有重要意義。

因此，為解決上述問題，本領域需要一種新的帶凸孔的鋁合金后底頂蓋構件的成型裝置及成型方法。

發明內容

為了解決背景技術中存在的上述技術問題，本發明提供了一種可實現大型帶凸孔的后底頂蓋高性能、高精度成型的沖壓蠕變復合成型方法。

因此，本發明提供一種鋁合金后底頂蓋構件的成型方法，所述鋁合金后底頂蓋構件帶有一個或多個凸孔，所述方法包括如下步驟：

步驟一、下料；

步驟二、平板沖壓；

步驟三、固溶處理；

步驟四、蠕變時效成型。

在一種具體實施方式中，步驟一中，首先得到構件的平面展開圖，然后根據平面展開圖的尺寸切取構件坯料；步驟二中，所述平板沖壓包括對步驟一中所得的構件坯料進行局部預成型，即對所述凸孔位置進行預成型，所述凸孔包括頂蓋構件中部大孔即中心孔和周圍翻邊孔即周邊孔；步驟三中，所述固溶處理包括步驟二中的預成型構件在固溶爐中升溫并保溫一段時間后快速冷卻，且構件從固溶爐中轉移至冷卻裝置中的轉移時間為30s之內，固溶處理的高溫下可使得第二相充分溶解到固溶體中。

在一種具體實施方式中，步驟四中，所述蠕變時效成型包括如下多個步驟：

步驟B、板材定位放置：將已經完成固溶處理的開有中心孔和周邊孔的鋁合金板料放置在模具型面上，使得鋁合金板料的中心孔的中心點與模具主體的中心點在同一豎直線上，而鋁合金板料的周邊孔在模具型面上的投影落在模具主體中心點與模具凹孔中心點的連線上；

步驟C、施加外載荷：利用真空加載或者機械加載的方法，將鋁合金板料逐漸貼合模具型面，并使鋁合金板料的周邊孔即構件凸孔落入模具凹孔中；