[发明专利]一种大曲率波纹板的快速蠕变时效成形方法

说明书

本发明公开了一种大曲率波纹板的快速蠕变时效成形方法，主要用于增大波纹板的可蠕变时效成形曲率，提高波纹板的耐腐蚀性能和抗疲劳性能，提高波纹板的蠕变时效效率。本发明为首先将铝合金板材在430~540℃条件下固溶1~5h，涌流水淬火；然后对板材选区进行双侧同步激光喷丸强化处理；再将板材在模具中弯曲成形；最后将板材在热压罐中进行蠕变时效成形。本发明通过对铝合金板材进行双侧同步激光喷丸强化处理，在板材双侧弯曲区域形成均匀的压应力，避免大曲率波纹板弯曲成形时微裂纹的产生，增大强化相的弥散析出效率，增强波纹板的耐腐蚀性能和抗疲劳性能，提高大曲率波纹板的蠕变时效成形效率。

技术领域

本发明属于先进制造技术领域，具体涉及一种大曲率波纹板的快速蠕变时效成形方法。

背景技术

蠕变时效成形技术是一种将时效强化与蠕变成形相结合，利用金属的高温蠕变特性进行成形的工艺，具有工艺简单，成形件力学性能优异的特点。典型的时效成形工艺过程分为三个阶段，(1) 加载：在室温下，将金属零件通过一定的加载方式使之产生弹性变形，并固定在具有一定外形型面的工装上。(2) 人工时效：将零件和工装一起放入加热炉内，在特定高温环境内保温一段时间，材料在此过程中受到蠕变、应力松弛和时效机制的作用，内部组织和性能均发生变化。(3) 卸载：在保温结束并去掉工装的约束后，所施加到零件上的部分弹性变形在蠕变和应力松弛的作用下，转变为永久塑性变形，从而使零件在完成时效强化的同时，获得所需外形。

波纹板由板材连续弯曲而来，具有比表面积大的特点。现有工艺通过增大波纹板的弯曲曲率提高波纹板的比表面积。然而，过大的弯曲曲率会使波纹板两侧弯曲区域的变形超过材料的强度极限，产生裂纹而引发失稳破裂。目前大曲率波纹板的蠕变时效成形，通常先使板材在两侧弯曲区域产生大量塑性变形再进行蠕变时效，但这会使波纹板内部产生大量的裂纹缺陷，降低大曲率波纹板的耐腐蚀性能和抗疲劳性能。此外，为保证强化相的弥散析出，蠕变时效成形工艺需要在高温环境中保持较长时间，这导致蠕变时效成形的生产效率很低。

发明内容

本发明的目的在于提供一种大曲率波纹板的快速蠕变时效成形方法，通过对板材选区进行双侧同步激光喷丸强化处理，在板材两侧弯曲区域形成均匀的压应力，抑制大曲率波纹板弯曲成形时微裂纹的产生，增大强化相的析出速率，提高大曲率壁板的耐腐蚀性能、抗疲劳性能，提高蠕变时效成形效率。

本发明为实现上述目的，采用如下技术方案：

一种大曲率波纹板的快速蠕变时效成形方法，包括以下步骤：

步骤一、将板材在430~540℃下固溶1~5小时，使用涌流水淬火；

步骤二、对板材选区覆盖能量吸收层，在选区外对板材进行夹持，在约束模式下，启动激光喷丸设备控制激光功率密度0.1 GW/cm² - 5 GW/cm²，光斑直径为1～20μm，搭接率为10%～50%，激光能量为1～10J，冲击次数为1~3次，移动轨迹为对称式，对板材选区进行双侧同步激光喷丸强化，板材选区的宽度使用公式w=K•ρ•θ确定，式中k为选区系数，取值范围为1~2，ρ为弯曲半径，θ为弧度，板材选区的长度等于弯曲线长度；

步骤三、将板材在模具中弯曲成形，然后在热压罐中进行蠕变时效成形；

步骤四、降温取件。

所述的板材材料为2XXX系和7XXX系可时效铝合金。

所述的板材为厚度为1~20mm的不带筋板材。

所述步骤二中的能量吸收层材料为黑漆、铝箔中的一种。

步骤二中所述的约束模式为使用水、有机玻璃、石英、硅油中的一种作为约束层材料对板材选区进行约束。

所述的冲击次数按如下方法确定：

板材厚度1＜t≤5mm，冲击1次；