[发明专利]一种提高力学性能的贮箱半球壳体成形方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种提高力学性能的贮箱半球壳体成形方法，属于贮箱制造技术领域。

背景技术

目前国内的2219等可热处理强化铝合金贮箱半球壳体成形方法分为瓜瓣成形和采用板材整体旋压或冲压成毛坯。前者中的瓜瓣成形主要是利用厚板预拉伸后淬火，再进行终成形拉伸和时效，最终状态为T87态，强度较高，但其贮箱壳体需要保留纵向焊缝，而且较厚的板材拉伸需要较大吨位设备，需要工序、模具较多，拉伸完的毛坯壁厚不均匀且不易控制。后者整体旋压成形后再进行淬火时效热处理和机加工，消除了纵向焊缝，而且由于旋压是点接触，单位压力高，对于高强度难变形的材料旋压所需总变形力较小，设备吨位大大降低。旋压后的材料晶粒细小并具有纤维状特征，强度和硬度提高，相对于拉伸或冲压，旋压还可以大大简化工艺和模具，旋压完的毛坯壁厚均匀，容易控制。但按目前的工艺，旋压后再进行淬火时效热处理以提高力学性能，其贮箱壳体最终状态为T62态，强度要低于2219等可热处理强化铝合金的最佳性能状态(T87态)，因此没有发挥出2219等可热处理强化铝合金的高强度的优势，降低了设计要求。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种提高力学性能的贮箱半球壳体成形方法，将可热处理强化铝合金平板整体成形为贮箱半球壳体，大幅提高其力学性能。

本发明目的通过如下技术方案予以实现：

提供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，两个端面的半径比为：0.3～0.5；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。

进一步地，预成形旋压芯模及终成形旋压芯模的圆柱体高度大于200mm，半球壳体的半球段连接柱面段，该柱面段的高度小于100mm。

进一步地，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。

进一步地，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。

进一步地，加热旋压过程中旋轮工作圆角半径Rρ＝12～20mm。

进一步地，步骤2)中预成形旋压的加热温度为280～350℃。

进一步地，终成形旋压芯模半球体的直径要比贮箱壳体零件直径小4～6mm。