[发明专利]一种大曲率壁板的蠕变时效成形方法

说明书

本发明公开了一种大曲率壁板的蠕变时效成形方法，主要用于增大壁板的可蠕变时效成形曲率，提高大曲率壁板的耐腐蚀性能和抗疲劳性能，提高蠕变时效成形效率。该方法为将铝合金壁板毛坯在420~520℃下固溶1~3小时，淬火；然后对壁板选区进行喷丸强化处理；再将壁板在热压罐中进行蠕变时效；最后对壁板选区进行抛光处理。本发明的方法可有效避免大曲率壁板蠕变时效成形时微裂纹的产生，促进强化相的析出效率，增强壁板的耐腐蚀性能和抗疲劳性能，增大壁板的可蠕变时效成形曲率，提高蠕变时效成形工艺的应用范围。

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壁板的蠕变时效成形方法。

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。在航空航天壁板生产领域具有广阔应用前景。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。

为了降低零件因进入屈服状态后产生微裂纹而引发失稳破裂的几率，蠕变时效成形时的成形应力通常低于材料的屈服应力。但是，这限制了壁板的可蠕变时效成形曲率。目前大曲率壁板的蠕变时效成形，通常先使壁板产生大量的塑性变形再进行蠕变时效，但这不可避免的会使壁板内部出现裂纹缺陷，降低了壁板的耐腐蚀性能和抗疲劳性能，削弱了蠕变时效成形工艺的突出优势。此外，蠕变时效成形时，为使强化相充分弥散析出，壁板需要在高温环境中保持较长时间，导致蠕变时效成形的效率很低。

发明内容

本发明的目的在于提供一种大曲率壁板的蠕变时效成形方法，通过对壁板特定选区进行喷丸强化处理，形成均匀的压应力区域，抑制微裂纹产生，增大强化相的析出效率，提高大曲率壁板的耐腐蚀性能和抗疲劳性能，提高生产效率。

本发明为实现上述目的，采用如下技术方案：

一种大曲率壁板的蠕变时效成形方法，包括以下步骤：

步骤一、将铝合金壁板毛坯在420～520℃固溶1～3小时，然后以60～80℃/s的冷却速度淬火；

步骤二、利用保护带遮蔽除壁板选区外的区域，选区位于壁板弯曲时的拉伸变形一侧，选区的宽度使用公式w＝K·ρ·θ获得，式中k为选区系数，取值范围为1.1～1.5，ρ为弯曲半径，θ为弧度，壁板选区的长度等于弯曲线长度，然后启动喷丸设备控制硬度200～700HV的铸钢丸或不锈钢丸，弹丸直径为10～800μm，喷射速度为100～1000m/s，喷嘴移动速度为100～1000mm/min，沿对称式移动轨迹对壁板选区进行轰击；

步骤三、将壁板在模具中弯曲成形，然后在热压罐中进行蠕变时效成形；

步骤四、对壁板选区进行抛光处理。

所述的壁板材料为2XXX系、6XXX系和7XXX系可时效铝合金。

所述的壁板材料为厚度为1～10mm的不带筋板材。

所述的大曲率壁板为单曲率壁板或多曲率壁板。

步骤三中所述的壁板在模具中弯曲成形时，最大变形处的应变大于板材喷丸强化处理前的弹性极限。

步骤三中所述的壁板蠕变时效成形为在温度140～220℃、压力100～500MPa下保温10～22h。

步骤四中所述的对壁板选区进行抛光处理为首先使用粒度为340～1200的SiC砂纸对选区进行打磨处理，然后利用帆布或呢绒进行对选区进行机械抛光。