[發明專利]一種大直徑鋁合金整體旋壓箱底熱處理變形控制裝置及方法

在審

• 申請號: 202211610615.7
• 申請日: 2022-12-14
• 公開（公告）號: CN116397086A
• 公開（公告）日: 2023-07-07
• 發明（設計）人: 張銳;趙淘;張貴一;沈宏華;孫瑞云;葉豪;饒俊
• 申請（專利權）人: 上海航天精密機械研究所
• 主分類號: C21D9/00
• 分類號: C21D9/00;C21D11/00;C22F1/04
• 代理公司: 上海航天局專利中心 31107
• 代理人: 唐敏

本發明涉及一種大直徑鋁合金整體旋壓箱底熱處理變形控制裝置和方法。該裝置的特征在于包括：內撐工裝(1)、外弧形壓板(2)、固定螺栓(3)和固定螺母(4)，所述內撐工裝(1)與整體旋壓箱底內型面貼合；所述外弧形壓板(2)內表面與整體旋壓箱底外型面貼合，整體旋壓箱底放置于內撐工裝(1)和外弧形壓板(2)之間；所述固定螺栓(3)和固定螺母(4)連接固定所述內撐工裝(1)與所述外弧形壓板(2)。本發明在熱處理過程中使用工裝對箱底內、外型面起支撐和約束作用，減少箱底在熱處理過程中發生的變形，在控制整體旋壓箱底熱處理過程變形量以及保證箱底產品后續加工尺寸精度的同時，獲得熱處理后高強度的鋁合金整體旋壓箱底。

技術領域

本發明涉及熱處理變形控制領域，尤其涉及一種大直徑鋁合金整體旋壓箱底熱處理變形控制裝置及方法。

背景技術

運載火箭貯箱箱底為是一種大直徑薄壁橢球形構件，目前國內運載火箭貯箱箱底生產方式采用6件瓜瓣和1件頂蓋拼焊方式。采用拼焊方式生產的貯箱箱底存在以下問題：(1)焊縫數量影響箱底整體性能；(2)拼焊時產生變形，影響箱底尺寸精度。因此，采用鋁合金板材整體旋壓成形的方式替代拼焊成形是貯箱箱底制造的發展趨勢。

運載火箭大直徑貯箱箱底采用退火態的2219鋁合金板材旋壓成形，成形后箱底壁厚尺寸約為14～22mm。之后整體箱底需要進行固溶+人工時效處理，以滿足力學性能指標要求。在固溶處理時，鋁合金箱底會因為熱應力和組織應力導致箱底頂部區域發生凸起、端口底部區域發生凹陷的變形現象，嚴重影響后續機加工工序的尺寸精度。并且對于2219鋁合金固溶處理一般采用水作為冷卻介質，冷卻水溫過高會降低材料的力學性能；而冷卻水溫過低會使得鋁合金構件發生較大變形導致構件報廢。

本發明針對大直徑鋁合金整體旋壓箱底設計了熱處理變形控制裝置，同時開發了一種采用PAG水溶液作為冷卻介質的熱處理方法，可有效解決整體箱底熱處理后發生變形、開裂問題，同時提高箱底零件的力學性能。目前沒有發現同本發明類似技術的說明或報道，也尚未收集到國內外類似的資料。

發明內容

本發明要解決的技術問題是：提出一種大直徑鋁合金整體旋壓箱底熱處理變形控制裝置及方法，解決現有以水作為鋁合金構件固溶處理的冷卻介質，易導致鋁合金構件發生變形、開裂以及力學性能偏低等問題。

為了達到上述目的，本發明所采用的技術方案是：

一種大直徑鋁合金整體旋壓箱底熱處理變形控制裝置，其特征在于，其包括：內撐工裝1、外弧形壓板2、固定螺栓3和固定螺母4，所述內撐工裝1與整體旋壓箱底內型面貼合，所述外弧形壓板2內表面與整體旋壓箱底外型面貼合，整體旋壓箱底放置于內撐工裝1和外弧形壓板2之間，所述固定螺栓3和固定螺母4連接固定所述內撐工裝1與所述外弧形壓板2。

進一步的是，所述熱處理變形控制裝置材質為304不銹鋼。

進一步的是，所述箱底內撐工裝1包括下述組件：頂部圓環17、弧形撐板18、中部支撐圓環15、底端外圓環6；頂部圓環17、弧形撐板18、中部支撐圓環15以及底端外圓環6的外壁與旋壓箱底內型面貼合；弧形支撐筋條14連接頂部圓環17、弧形撐板18、中部支撐圓環15以及底端外圓環6的內壁。

進一步的是，所述底端外圓環6通過第一支撐橫矩管8焊接固定于底端內圓環5；底端第二支撐橫矩管9連接在底端第一支撐橫矩管8之間；第一支撐豎矩管10連接在弧形支撐筋條14與底端第一支撐橫矩管8之間；第二支撐豎矩管11連接在所述頂部圓環17與底端內圓環5之間；中部第一支撐橫矩管12連接在第一支撐豎矩管10之間；中部第二支撐橫矩管13連接在第一支撐豎矩管10和弧形支撐筋條14之間；中部第一支撐橫矩管12、中部第二支撐橫矩管13與第一支撐豎矩管10、第二支撐豎矩管11為垂直關系。

進一步的是，所述支撐矩管上、下端面上鉆圓形通孔，頂部圓環17中間位置的上、下端面開四邊形通孔；中部支撐圓環15沿周向開方形通孔。