[发明专利]一种大型薄壁构件蠕变时效成形方法

说明书

一种大型薄壁构件蠕变时效成形方法，包括：先将铝合金胚料裁剪成包含构件展开体的构件板料；将金属板裁剪成与构件板料外轮廓一致的辅助板；将构件板料和辅助板紧密贴合并固定形成加强板；将加强板置于模具型面上，且用透气毡将加强板完全包覆；在模具的边缘部粘贴密封胶并将真空袋粘贴在密封胶上以使真空袋与模具共同形成封闭空间；对封闭空间抽真空，使加强板与模具型面趋近或保持贴合；将加强板与模具放入热压罐内进行真空蠕变时效成形，完成后将构件板料、辅助板以及模具分离；铣削掉余量板。本发明能够实现大型薄壁构件的精确形性一体化成形，有效抑制了弱刚度的构件在蠕变时效成形过程中出现的局部屈曲失稳状况。

技术领域

本发明涉及薄壁构件制造技术领域，具体涉及到一种大型薄壁构件蠕变时效成形方法。

背景技术

大型复杂曲面薄壁构件被广泛应用于航空航天工业中，其质量及性能优劣直接影响到相关产品的可靠性。为了使该双曲结构的薄壁构件同时获得优良的形性性能，国内外开发了形性协同制造的蠕变时效成形技术。蠕变时效成形技术主要基于材料蠕变和时效特性，具有安全性和可重复性且能够在生产壁板零件时同时满足成形性要求。首先，在常温下通过一定的加载方式使制件产生弹性变形，并保持这种变形；然后将其与工装一起放入加热设备中保温一段时间，使其内部组织和性能发生改变从而使部分弹性变形转化为塑性变形。

在大型薄壁双曲结构构件的实际生产中发现，当要制作的构件厚度小于一定尺寸时，构件板料在弯曲蠕变时效成形过程中会发生局部屈曲失稳现象，且屈曲失稳具有变形大和突然性，不能形成所需要的具有双曲结构的构件。同时，大曲率椭球构件在蠕变时效成形加载过程拉压应力、弹塑性变形并存，目前已有的时效成形方法难以适用这类构件。

因此，亟须针对大型薄壁构件提出一种新的蠕变时效成形方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种大型薄壁构件蠕变时效成形方法，以解决背景技术中提出的大型薄壁构件在弯曲蠕变时效成形过程中会发生局部屈曲失稳现象的问题。

本发明的技术方案是一种大型薄壁构件蠕变时效成形方法，所述方法包括：先将铝合金胚料裁剪成包含构件展开体的构件板料，所述构件板料中构件展开体之外的板料为余量板；将另一块金属板裁剪出与构件板料外轮廓一致但二者厚度可以相同或不同的辅助板；所述金属板的材质或成份与所述铝合金胚料的材质或成份不完全相同，将构件板料和辅助板在厚度方向上紧密贴合并固定在一起形成加强板；将加强板置于模具型面上，其中加强板的构件板料置于加强板的辅助板和模具型面之间，且用透气毡将加强板完全包覆；在模具的边缘部粘贴至少一圈密封胶，并将真空袋粘贴在密封胶上以使真空袋与模具共同形成封闭空间；真空袋上设置有与真空泵相连的真空嘴，通过真空嘴对封闭空间抽真空，使加强板与模具型面尽可能地趋近贴合或保持贴合；将加强板与模具放入热压罐内进行真空蠕变时效成形，时效完成后将构件板料、辅助板以及模具分离；铣削掉成形后构件板料的余量板，即完成大型薄壁构件的制作。

在一种具体的实施方式中，所述铝合金胚料裁剪成构件板料时，对构件板料的厚度方向的一侧面中构件展开体所在区域内进行铣削，铣削形成的区域即为减薄区，形成所述减薄区以使得所述构件板料的重量降低，减薄区与构件展开体的外边缘之间留出一圈具有一定宽度且用于构件之间焊接的外网格区，外网格区之外即为余量板对应的余量区；所述构件板料进行了铣削的侧面即为减薄面，构件板料未进行铣削的侧面即为非减薄面；构件板料的非减薄面与辅助板进行紧密贴合；在将构件板料和辅助板紧密贴合之前，将硅胶填充在构件板料的减薄面对应的减薄区被铣削掉的位置，并用热敏胶带沿填充的硅胶位置的四周固定。

在一种具体的实施方式中，所述外网格区的宽度为20～100mm；所述减薄区铣削后的构件板料厚度为铣削前的构件板料厚度的30％～50％；所述硅胶的填充厚度设置为跟外网格区与减薄区的厚度差值有关。