[发明专利]一种提高力学性能的贮箱半球壳体成形方法

权利要求书

1.一种提高力学性能的贮箱半球壳体成形方法，其特征在于：包括如下步骤：

1)加热预成形旋压芯模(1)，将所述预成形旋压芯模(1)加热至温度100～200℃；将铝合金圆板(2)固定在预成形旋压芯模(1)上，铝合金圆板(2)中心与预成形旋压芯模(1)半球体的平顶端端面中心对齐；

所述预成形旋压芯模(1)包括具有平顶的半球体及与半球体同轴连接的圆柱体，半球体具有平顶端和连接端，所述平顶端的端面与连接端的端面平行，两个端面的半径比为：0.3～0.5；半球体的直径比贮箱半球壳体内径小1～2mm；圆柱体的一端与所述连接端端面相接，二者端面半径相同；

2)加热旋压铝合金圆板(2)至与预成形旋压芯模(1)的外形匹配，得到预成形工件(4)；

3)将预成形工件(4)进行淬火处理；

4)将步骤3)得到的预成形工件(4)固定在终成形旋压芯模(5)上，预成形工件(4)中心与终成形旋压芯模(5)半球体的小端端面中心对齐；

终成形旋压芯模(5)包括具有平顶的半球体及与半球体同轴连接的圆柱体，半球体具有平顶端和连接端，所述平顶端的端面与连接端的端面平行；终成形旋压芯模(5)平顶端的端面的半径与预成形旋压芯模(1)平顶端的端面的半径相同；终成形旋压芯模(5)半球体的直径比预成形旋压芯模(1)半球体直径小2～4mm；终成形旋压芯模(5)圆柱体的一端与所述连接端端面相接，二者端面半径相同；

5)在室温下旋压预成形工件(4)至与终成形旋压芯模(5)匹配，获得终成形旋压件(6)；

6)将步骤5)得到的终成形旋压件(6)进行时效热处理，然后机械加工成贮箱半球壳体；

步骤2)中加热旋压时，加热旋压后的壁厚t₁＝t₀sinα，其中t₀为铝合金圆板(2)壁厚，α为预成形芯模(1)半锥角；加热旋压时的旋压间隙在壁厚t₁的基础上负偏离20％设置，以应对旋压设备、预成形旋压芯模(1)与铝合金圆板(2)的弹性变形；

预成形旋压芯模(1)及终成形旋压芯模(5)半球体平顶端端面中心设有10～20mm的孔，铝合金圆板(2)厚度为8～20mm，圆板中心设有10～20mm的孔；

铝合金圆板(2)固定在预成形旋压芯模(1)上的方式为：将铝合金圆板(2)用钢销(7)固定在预成形旋压芯模(1)半球体平顶端端面中心，用尾顶(3)将铝合金圆板(2)的中心及预成形旋压芯模(1)的半球体平顶端端面中心顶紧；预成形工件(4)固定在终成形旋压芯模(5)上的方式为：将预成形工件(4)固定在终成形旋压芯模(5)的半球体平顶端端面中心上，用尾顶(3)将预成形工件(4)的中心及终成形旋压芯模(5)的半球体平顶端端面中心顶紧；所述钢销的直径比预成形旋压芯模(1)及终成形旋压芯模(5)中心孔和圆板中心孔的孔径小0.10～0.20mm；

步骤5)中室温下旋压时，旋压后的壁厚其中t₁为预成形工件(4)壁厚，α₁为预成形工件(4)半锥角，α₂为终成形旋压芯模(5)半锥角；

室温下旋压时，终成形旋压芯模(5)半锥角α₂在90～30°范围内时，旋压间隙在壁厚t₂的基础上负偏离10～20％设置；终成形旋压芯模(5)半锥角α₂在30～0°范围内时，旋压间隙在壁厚t₂负偏离5～10％设置。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：预成形旋压芯模(1)及终成形旋压芯模(5)的圆柱体高度大于200mm，半球壳体的半球段连接柱面段，该柱面段的高度小于100mm。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤2)中加热旋压过程中旋轮工作圆角半径Rρ＝12～20mm。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤2)中加热旋压的加热温度为280～350℃。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：终成形旋压芯模(5)半球体的直径要比贮箱壳体零件直径小4～6mm。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：室温下旋压时，旋轮工作圆角半径Rρ＝9～16mm。