[發(fā)明專利]一種大規(guī)格2195鋁鋰合金旋壓殼體熱處理變形控制工裝及方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202111274839.0
• 申請(qǐng)日: 2021-10-29
• 公開（公告）號(hào): CN114134304A
• 公開（公告）日: 2022-03-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 杜玥;溫濤;范文利;馬鵬程;陳永來;姚草根;沈正章;尹嘉明
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 航天材料及工藝研究所
• 主分類號(hào): C21D9/00
• 分類號(hào): C21D9/00;C21D1/62;C22F1/04;C21D11/00
• 代理公司: 中國(guó)航天科技專利中心 11009
• 代理人: 孫建玲

1.一種大規(guī)格2195鋁鋰合金旋壓殼體熱處理變形控制工裝，其特征在于，包括圓臺(tái)底座(1)、N層中間支撐環(huán)(2)、頂部支撐環(huán)(3)、中心支撐桿(4)和限位頂塊(5)；

所述圓臺(tái)底座(1)為帶加強(qiáng)筋的環(huán)狀凸臺(tái)結(jié)構(gòu)，分為上下兩段，上段為內(nèi)徑3100～3150mm、外徑3290～3310mm、高度60～100mm的圓環(huán)，下段為內(nèi)徑3100～3150mm、外徑3500～3550mm、高度50～80mm的圓環(huán)；加強(qiáng)筋分布于圓臺(tái)底座中間區(qū)域；

所述N層中間支撐環(huán)(2)均為中間帶加強(qiáng)筋的圓環(huán)結(jié)構(gòu)，外表面根據(jù)殼體內(nèi)壁輪廓設(shè)置為斜面，N組中間支撐環(huán)(2)為水平放置，其中一層中間支撐環(huán)(2)的底面距離圓臺(tái)底座(1)下段部分上端面的距離為400～450mm；加強(qiáng)筋分布于圓臺(tái)底座中間區(qū)域；

所述頂部支撐環(huán)(3)為中間帶加強(qiáng)筋的圓環(huán)結(jié)構(gòu)，圓環(huán)上表面與殼體頂部區(qū)域的內(nèi)型面相匹配；頂部支撐圓環(huán)水平放置，底面距離圓臺(tái)底座(1)下段部分上端面的距離為800～850mm；加強(qiáng)筋分布于圓臺(tái)底座中間區(qū)域；圓臺(tái)底座(1)、中間支撐環(huán)(2)和頂部支撐環(huán)(3)在中心處通過中心支撐桿連接，中心支撐桿(4)與圓臺(tái)底座(1)、中間支撐環(huán)(2)和頂部支撐環(huán)(3)上的加強(qiáng)筋通過焊接方式實(shí)現(xiàn)固定連接；

所述圓臺(tái)底座(1)的下段上平臺(tái)沿周向均布有多個(gè)限位頂塊(5)，為帶弧度的塊體結(jié)構(gòu)，內(nèi)徑3340～3390mm，周向?qū)挾?50～200mm，高度60～80mm，徑向厚度60～80mm；限位頂塊的內(nèi)弧面與圓臺(tái)底座(1)的上段外輪廓的間隙為25～40mm，安裝旋壓殼體后與殼體外壁的間隙為5～10mm。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大規(guī)格2195鋁鋰合金旋壓殼體熱處理變形控制工裝，其特征在于，所述圓臺(tái)底座(1)的上段外側(cè)設(shè)置拔模角度1～3°。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大規(guī)格2195鋁鋰合金旋壓殼體熱處理變形控制工裝，其特征在于，所述圓臺(tái)底座(1)的加強(qiáng)筋為空心管結(jié)構(gòu)，寬度或直徑為80～100mm，壁厚5～10mm，并呈輻射狀分布于圓臺(tái)底座中間。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大規(guī)格2195鋁鋰合金旋壓殼體熱處理變形控制工裝，其特征在于，所述N層中間支撐環(huán)(2)的加強(qiáng)筋為空心管結(jié)構(gòu)，寬度或直徑為60～80mm，壁厚4～8mm，并呈輻射狀分布于中間支撐環(huán)(2)中間。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大規(guī)格2195鋁鋰合金旋壓殼體熱處理變形控制工裝，其特征在于，所述N層中間支撐環(huán)(2)中相鄰加強(qiáng)筋之間連接有水平支撐桿，水平支撐桿為空心管結(jié)構(gòu)，寬度或直徑為80～120mm，長(zhǎng)度300～500mm，與加強(qiáng)筋通過焊接方式實(shí)現(xiàn)固定連接。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大規(guī)格2195鋁鋰合金旋壓殼體熱處理變形控制工裝，其特征在于，所述中間支撐環(huán)(2)僅為一組。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大規(guī)格2195鋁鋰合金旋壓殼體熱處理變形控制工裝，其特征在于，所述頂部支撐環(huán)(3)的加強(qiáng)筋為空心管結(jié)構(gòu)，寬度或直徑為40～50mm，壁厚3～6mm，并呈輻射狀分布于頂部支撐環(huán)(3)中間。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大規(guī)格2195鋁鋰合金旋壓殼體熱處理變形控制工裝，其特征在于，所述限位頂塊(5)的徑向方向開設(shè)至少一個(gè)徑向貫通孔(51)，圓周方向開設(shè)至少一個(gè)周向貫通孔(52)，旋壓殼體開口端加工直線段，直線段上均布通孔I，通過貫穿徑向貫通孔(51)和直線段上通孔I的桿狀連接件將圓臺(tái)底座(1)與旋壓殼體連接；圓臺(tái)底座(1)下段周向加工通孔II，限位頂塊(5)通過穿過周向貫通孔(52)與圓臺(tái)底座上通孔II的桿狀連接件固定在圓臺(tái)底座上。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大規(guī)格2195鋁鋰合金旋壓殼體熱處理變形控制工裝，其特征在于，所述熱處理變形控制工裝采用鋼結(jié)構(gòu)材料。

10.一種大規(guī)格2195鋁鋰合金旋壓殼體熱處理變形控制方法，其特征在于，熱處理過程中采用權(quán)利要求1至9之一所述的熱處理變形控制工裝，該熱處理變形控制方法包括如下步驟：

步驟1，對(duì)2195鋁鋰合金旋壓殼體結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)和制備，旋壓殼體頂部開設(shè)中心孔，口部加工直線段，頂部中心孔的直徑為200～400mm，口部直線段長(zhǎng)度100～150mm，直線段上均布若干個(gè)通孔I；

步驟2，將殼體口部朝下放置，與熱處理變形控制工裝裝配；扭轉(zhuǎn)桿狀連接件依次穿過限位頂塊的徑向貫通孔和旋壓殼體口部直線段上的通孔I，直至桿狀連接件完全與圓臺(tái)底座的上段貼合；

步驟3，對(duì)步驟2中安裝固定在熱處理變形控制工裝上的2195鋁鋰合金旋壓殼體進(jìn)行T6熱處理，所述T6熱處理包括三個(gè)工步：固溶處理、淬火處理和人工時(shí)效處理；

固溶處理：將固定在熱處理變形控制工裝上的大規(guī)格2195鋁鋰合金旋壓殼體放入熱處理爐中，隨爐升溫至505～520℃，到溫后保溫90～120min；

淬火處理：將固定在熱處理變形控制工裝上的大規(guī)格2195鋁鋰合金旋壓殼體放入冷卻水槽中淬火，冷卻水的溫度40～70℃，淬火轉(zhuǎn)移時(shí)間15～60s；

人工時(shí)效處理，將完成淬火處理的2195鋁鋰合金旋壓殼體連同熱處理變形控制工裝放入熱處理爐中，隨爐升溫至150～160℃，到溫后保溫18～24h，保溫結(jié)束后出爐進(jìn)行空冷；2195鋁鋰合金旋壓殼體從淬火后到開始時(shí)效處理的時(shí)間間隔＜4h。