[发明专利]航天发动机薄壁高筋大型壁板的半固态振动轧制成形工艺

说明书

本发明涉及一种航天发动机薄壁高筋大型壁板的半固态振动轧制成形工艺，主要包括两个阶段：1)对坯料进行冷轧塑性变形；2)对成形大型壁板用冷轧板进行半固态振动轧制成形。利用本发明的工艺能够制备出具有非枝晶细小均匀球状微观组织的航天发动机用薄壁高筋大型壁板，具有工艺过程简单，材料利用率高以及产品力学性能好的特点。

技术领域

本发明属于航天发动机壁板制造技术领域，涉及一种航天发动机薄壁高筋大型壁板的半固态振动轧制成形工艺。

背景技术

随着我国运载火箭迎来多型号研制生产的高峰期，人们对运载火箭大型结构件的加工效率与质量提出了更高的要求。其中，燃料贮箱是运载火箭的关键零部件之一，只有质量合格才能保证贮箱的支撑能力，所以其制造技术成为了关键问题。燃料贮箱的前后端壳均由四块90°的圆弧状壳壁板焊接而成，该端壳壁板制件属于大型薄壁高筋结构，该结构件的成形质量直接影响贮箱的承载能力。

目前传统薄壁高筋大型壁板的制造工艺主要为：

(1)化学铣削与靠模铣削工艺，即一半使用化学铣削或靠模铣削的工艺。但该工艺因其化学溶液的腐蚀性，所以对生产完成后产生的生产垃圾的处理造成很大的困难，且这类生产方式的周期较长，能源的消耗很大；

(2)先热旋压制坯再数控铣削工艺，即先对厚板进行热旋压制制坯，再对成型的坯料进行数控铣削。但是，这种成型方法因为有90％材料铣削去除，所以它不仅会使生产周期增长，还使材料浪费更严重；

(3)先分块成形再焊接的工艺，在国内，现役火箭贮箱箱底一般会采用“分块成型+焊接”的制造方法，但该工艺成形出的薄壁件，存在结构尺寸精度比较差、可靠性低且废品率高等缺点。

发明内容

为解决上述背景技术中存在的问题，本发明提出一种航天发动机薄壁高筋大型壁板的半固态振动轧制成形工艺，通过该工艺制备出具有非枝晶细小均匀球状微观组织的航天发动机用薄壁高筋的大型壁板。

本发明解决上述问题的技术方案是：一种航天发动机薄壁高筋大型壁板的半固态振动轧制成形工艺，其特殊之处在于，包括以下步骤：

1)对坯料进行冷轧塑性变形

1.1)采用轧辊对坯料进行冷轧制塑性变形，获得冷轧变形板且保证该冷轧变形板的变形程度达到50％及以上；

1.2)对冷轧制塑性变形后的冷轧变形板进行切割下料，获得成形大型壁板用冷轧板；

2)对成形大型壁板用冷轧板进行半固态振动轧制成形

2.1)采用加热装置对成形大型壁板用冷轧板进行半固态等温处理，以获得具有细小近球状微观组织的半固态材料；

2.2)采用振动推杆机构振动推动半固态材料水平进给，同时控制第一异形轧辊24及第二异形轧辊25同步旋转对半固态材料进行轧制；

2.3)获得航天发动机薄壁高筋大型壁板。

进一步地，上述步骤1)中，所述坯料为商用6061铝合金板材。

进一步地，上述步骤1.1)中，所述轧辊包括第一常规轧辊及第二常规轧辊。

进一步地，上述步骤2.1)中，所述加热装置中频感应加热装置。

进一步地，上述步骤2.1)中，对成形大型壁板用冷轧板进行保温温度为625～630℃且保温时间为5～10min的半固态等温处理，以获得具有细小近球状微观组织的半固态材料。

本发明的优点：