[发明专利]铝合金板体复合-蠕变时效一体化成形方法

说明书

本发明提供了一种铝合金板体复合‑蠕变时效一体化成形方法。所述的成形过程包括：将铝合金板体进行高温固溶淬火；将铝合金板转移至热压机中蠕变时效成形；通过变形量分配和热处理温度设计，在成形的同时进行分级时效热处理，实现成形和成性一体化。本发明通过蠕变时效的方式实现了带交叉高筋零件的近净成形制造，铝合金板材首先在高温固溶后软化，在热压机中保温保压，进行蠕变时效成型，再经分级时效进一步提升性能。成形件具有致密度高、组织均匀和尺寸精度高等优点。

技术领域

本发明涉及金属成形技术领域，具体地，涉及一种铝合金板体复合-蠕变时效一体化成形方法。

背景技术

带交叉高筋的零件具有强度高、质量轻的优点，广泛应用于航空航天领域。目前带交叉高筋零件的成形方法主要包括铸造成形，铣削，焊接和强力旋压成形三种。铸造工艺可以成形出具有复杂内部筋格结构的薄壁件，但是铸态组织晶粒粗大且致密度低导致铸件力学性能差，难以满足应用需求。铣削的金属材料消耗量大，成本较高，生产效率较低。使用焊接工艺时，构件焊接区域由于焊接热影响往往力学性能较差，强度下降，需要局部加厚补偿而且工艺复杂。旋压或者轧制过程中，坯料单次塑性变形程度大且不均匀。成形件内部组织不均匀，宏观力学性能各向异性明显。特别是旋压工艺成形过程中零件的筋高和筋条形式受限，目前文献报道的旋压成筋高度多局限于3～5mm，远远无法满足零件的设计和性能要求，严重制约了该类高性能零件的设计和使用。而且旋压工艺主要针对回转体零件的成形，无法应用于制造平板类带筋零件。

公告号为111485185A的文件公开了一种铝合金板体复合-固溶淬火一体化热成型方法。将铝合金板体在高温固溶阶段将铝合金板体放入热处理炉中，待温度稳定后固溶保温，进行多道次固溶板体成形；然后迅速取出铝合金板体，放入水冷模具中进行快速淬火成形；然后进行人工时效步骤，得到所需的铝合金零件。该成型方法将零件的成形与成性分开进行，难以实现形性一体化。在时效过程中，会引起构件的变形，导致零件的尺寸精度下降。多道次成形下，随应变增大导致加工受限，易出现开裂等问题。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种铝合金板体复合-蠕变时效一体化成形方法。

根据本发明提供的一种铝合金板体复合-蠕变时效一体化成形方法，包括如下步骤：

高温固溶淬火步骤：将铝合金板进行高温固溶淬火；

蠕变时效成型步骤：将铝合金板转移至热压机中蠕变时效成形；

分级时效热处理步骤：对蠕变时效的铝合金板进行分级时效热处理。

优选地，所述铝合金板为2219铝合金或者7系铝合金。

优选地，对铝合金板进行淬火的方式为水冷淬火。

优选地，铝合金板为2219铝合金时，高温固溶淬火的固溶温度为535℃，固溶时间为40min。

优选地，所述铝合金板在相应模具内进行成形，所述模具的内腔尺寸与实际所需零件一致。

优选地，铝合金板为2219铝合金时的蠕变时效成型中，设置温度为175℃，压力为120MPa，保温保压20h。

优选地，分级时效和热处理工艺能够依所需零件性能进行修改。

优选地，所述模具包括垫模、挡块、凹模、压头以及挡块，其中：

垫模设置在热压机的下热压板上；

凹模和挡块设置在垫模上，挡块设置在凹模周向，对凹模限位；

所述压头设置在凹模上，铝合金板设置在压头和凹模之间；

压头、凹模、挡块围合形成的形状为铝合金板预成型的形状。