[发明专利]一种铝合金舱段成型方法

说明书

本发明公开了一种铝合金舱段成型方法，属于快速成型技术领域。所述铝合金舱段成型方法包括：采用电弧增材制造技术，使前端框成型；采用电弧增材制造技术，使后端框成型；根据所述前端框的尺寸及所述后端框的尺寸，使蒙皮成型；所述前端框、后端框及蒙皮通过激光焊接的方式成为一体，得到铝合金舱段。本发明铝合金舱段成型方法可以实现3.8m及以上超大直径的整体金属舱段壳体成型，减小了产品加工余量，提高了物料利用率，工装结构简单，降低了生产成本，缩短了生产周期。

技术领域

本发明涉及快速成型技术领域，特别涉及一种铝合金舱段成型方法。

背景技术

现阶段铝合金舱段通常采用整体铸造成型，但是，超大直径的铝合金舱段，受成型设备和技术水平的影响采用整件铸造的方法难以实现，是采用铆接结构，但效率低。

现有技术中，铝合金舱段采用锻环和板料用搅拌摩擦焊的方式成型，直径可达3.35m，但难以实现3.8米直径、甚至4.5米超大直径的舱段的成型。

搅拌摩擦焊焊接时要求工件必须有刚性支撑，以抵抗焊接时的顶锻力，因此需要专用的刚性支撑工装，结构复杂，工艺准备时间长、费用高。采用搅拌摩擦焊的方法，舱段本身也需要承力，所以端框部位留的余量很大(见图1、图2)，在焊接后还需要去除大量的端框部位材料，材料利用率低。

搅拌摩擦焊接结束时搅拌头提出工件，焊缝端头形成一个匙孔，环缝焊接时需要进行修补；如采用回抽式搅拌摩擦焊，回抽过程的焊缝强度比正常焊接的强度显著降低，因此，采用搅拌摩擦焊制造舱段时需要在结构设计和工艺实现过程中进行规避。

发明内容

本发明提供一种铝合金舱段成型方法，解决了或部分解决了现有技术中铝合金舱段采用锻环和板料用搅拌摩擦焊的方式成型，无法实现3.8m及以上超大直径的整体金属舱段壳体成型，产品加工余量高，物料利用率低，工装结构复杂，增加了生产成本，增加了生产周期的技术问题。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种铝合金舱段成型方法包括：采用电弧增材制造技术，使前端框成型；采用电弧增材制造技术，使后端框成型；根据所述前端框的尺寸及所述后端框的尺寸，使蒙皮成型；所述前端框、后端框及蒙皮通过激光焊接的方式成为一体，得到铝合金舱段。

进一步地，所述采用电弧增材制造技术，使前端框成型包括：根据所述前端框模型，分析所述前端框的尺寸精度和成型状态，通过仿真软件规划所述前端框成型路径；采用电弧增材制造技术，根据前端框的精度要求、强度要求及硬度要求，设定送丝速度(焊接电流)、增材速度、层间等待时间及保护气中氦气的比例；采用电弧增材制造技术进行所述前端框成型，得到所述前端框。

进一步地，所述前端框的外径D1余量≤5mm；所述前端框的厚度L1余量≤3mm；所述前端框的高度L11余量≤3mm。

进一步地，所述采用电弧增材制造技术，使后端框成型包括：根据所述后端框模型，分析所述后端框的尺寸精度和成型状态，通过仿真软件规划所述后端框成型路径；采用电弧增材制造技术，根据后端框的精度要求、强度要求及硬度要求，设定送丝速度(焊接电流)、增材速度、层间等待时间及保护气中氦气的比例；采用电弧增材制造技术进行所述后端框成型，得到所述后端框。

进一步地，所述后端框的外径D2余量≤5mm；所述后端框的厚度L2余量≤3mm；所述后端框的高度L21余量≤3mm。

进一步地，所述根据前端框的尺寸及后端框的尺寸，使蒙皮成型包括：进行铝合金板材下料，获取若干蒙皮板材；对若干所述蒙皮板材进行滚卷成型，得到若干蒙皮卷；对若干所述蒙皮卷进行阳极化；将若干所述蒙皮卷组合成形，采用激光焊接焊接成一体。

进一步地，所述蒙皮板材的高度尺寸L32＝L-L11-L21，所述蒙皮板材的宽度尺寸L31＝πD2/N，N为整数，其中，L为铝合金舱段的高度，L32为蒙皮的高度，L11为所述前端框的高度，L21为所述后端框的高度，L31为蒙皮的宽度，D2为所述后端框的外径D2。