[发明专利]可热处理强化铝合金薄壁异型曲面构件成形方法

说明书

本发明属于封头类零件加工领域，公开了一种可热处理强化铝合金薄壁异型曲面构件成形方法，首先进行板坯淬火热处理，然后基于淬火板坯进行薄壁异型曲面构件进行旋压成形，最后对旋压成形后的薄壁异型曲面构件时效热处理。本发明适用于航空航天用高强铝合金等金属材料异型曲面结构零件的精密成形，能够解决可热处理强化铝合金薄壁异型曲面构件在制造过程中的热处理变形大，旋压过程起皱严重和成形精度差等问题，实现构件整体高质量精确成形。

技术领域

本发明属于封头类零件加工领域，涉及一种薄壁异型曲面构件成形方法，具体涉及一种可热处理强化铝合金薄壁异型曲面构件成形方法。

背景技术

大型运载火箭、远程导弹等航空航天高端装备的快速发展，要求大运力、低能耗、远射程和长寿命，因此要求其关键构件需要具有高性能、轻量化和高功效。球形、锥形和椭球形相结合的小厚径比薄壁燃料贮箱封头类高强铝合金薄壁异型曲面构件就是其中一类重要的典型代表。

目前，用于薄壁异型曲面构件成形制造的方法主要有：分瓣冲压+拼焊成形方法和旋压两种。其中，分瓣冲压+拼焊成形方法不仅工艺装备复杂、制造周期长、成本高，而且难以保证最终构件的成形精度和可靠性。与分瓣冲压+拼焊成形方法相比，旋压可实现薄壁异形曲面构件的无焊缝整体成形，能有效提高产品的可靠性，但在实现薄壁异型曲面构件旋压整体成形的同时，为了满足高强度性能的要求，需要对其进行淬火和时效热处理。淬火热处理工序一般在成形工序之后，然而，对于薄壁异型曲面构件，由于其具有构件大尺寸、壁厚薄和形状复杂的结构特点，使其对淬火过程的温度变化非常敏感，容易产生严重的淬火变形，直接影响其最终形状尺寸精度，且构件淬火工装复杂，操作难度大，淬火性能也难以保证。

其中据报道，沈阳航空航天大学赵天章等基于2198铝合金淬火状态下变形抗力低和塑性较好的特性，提出了淬火-旋压工艺，实现了大变形量的小尺寸锥形件塑性成形(赵天章，金龙，贾震等.2198铝锂合金新淬火状态旋压成形研究[J].塑性工程学报，2020，27(06):72-77.)。Hao等为了获得细小均匀分布的第二相，针对2A14铝合金曲母线锥筒形件采用了退火-淬火-2道次旋压工艺，从而将第二相晶粒尺寸控制在3～6μm区间(Hao Z L,YangZ Y,Wei W,et al.Finite element simulation and microstructureoftwo-passinnerspinningprocessofcurved-generatrixcone cylindricalparts withannealing/quenching[J].JournalofCentral SouthUniversity,2019,26:3305-3314.)。以上研究结果表明，采用先淬火后旋压成形的工艺可以实现尺寸小、形状简单构件的高精度和高性能制造。

然而，对于具有小厚径比的极端尺寸可热处理强化铝合金薄壁异型曲面构件，其淬火过程中更易发生变形，旋压成形过程也容易产生失稳、起皱、破裂等缺陷，并直接影响构件最终的成形精度。另外，淬火和旋压过程还将对最后的时效性能产生影响。因此，针对该类构件在成形和热处理过程中的形状和性能控制难题，急需一种可热处理强化铝合金薄壁异型曲面构件成形方法。

发明内容

本发明的目的，是要提供一种可热处理强化铝合金薄壁异型曲面构件成形方法，以解决可热处理强化铝合金薄壁异型曲面构件制造过程中的热处理变形大，旋压过程起皱严重和成形精度差等问题，实现构件整体高质量精确成形。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种可热处理强化铝合金薄壁异型曲面构件成形方法，包括以下步骤：

S1、板坯淬火热处理

S11、在板坯淬火热处理前，将板坯进行加工，并在板坯的边缘设置用于连接吊装装置的吊索的T形钓饵；

S12、将加工后的板坯侧立装入固溶热处理炉中进行梯度升温，加热至固溶温度后恒温保持；