[发明专利]一种提升硬铝合金回转体钣金件航向载荷性能的制备方法

说明书

一种提升硬铝合金回转体钣金件航向载荷性能的制备方法，将圆形钣金胚料在常温状态下进行厚向压缩变形储能，使胚料的纤维晶粒被压扁加宽；再将胚料在双面受压状态进行再结晶热处理，使纤维晶粒破碎形成等轴细晶粒；再将热处理后胚料置于拉深模具进行塑性极限冷拉深成形，使胚料沿径向受拉形成回转体，胚料的等轴细晶粒沿径向拉长为椭圆形细晶粒；将氧化处理后的回转体通过挤压模具进行厚向热挤压，回转体的环形壁上的椭圆形细晶粒沿侧壁被拉长为顺航向纤维晶粒；最后将回转体进行加热固溶和淬火冷却完成最终热处理强化，再切割回转体的余量后得到回转体钣金件成品。

技术领域

本申请涉及飞机制造领域的一种钣金件制造技术，具体是一种提升硬铝合金回转体钣金件航向载荷性能的制备方法。

背景技术

公知金属板材存在各项异性，板料沿纤维方向的强度、塑性、弯曲等性能明显优于垂直于沿纤维方向。航向载荷性能即沿飞行方向承载以拉伸为主载荷的性能，目前各类飞机用于机身纵向加强结构的零件，如飞机的长桁均采用挤压型材，其原因是挤压型材纤维组织与飞机航向一致。国产牌号2A12、国外牌号2024等硬铝合金具备重量轻、强度高的显著优点，是航空飞行器钣金零件使用最广泛的材料。加工纤维组织与服役主载荷方向一致的钣金件，不仅利于飞机减重，而且可显著提高产品的服役寿命。

申请人在先专利公布号：CN113787129A，公开了一种通过相变、形变、细化晶粒方式提升硬铝合金钣金零件综合力学性能方法。由于金属纤维是热轧、挤压时热软化金属晶粒被压扁或拉长形成沿流料方向纤维状组织，然而金属纤维组织形成要求金属晶粒明显压扁或拉长，宏观上体现为极高的塑性变形，常规变形方式只能改变纵向与横向晶粒的比例，因此该方法不能形成纤维组织与航向载荷一致产品。尤其是硬铝合金回转体钣金件在战机的机头、机身等部位应用较为广泛；制造的零件沿航向纤维组织数量越多，顺航向承载拉伸、弯曲载荷性能越强，战机进行高机动加速顺航向承载拉伸载荷时机体安全系数越高。

发明内容

为了克服现有技术制备的回转体钣金件的金属纤维方向不能与航向拉伸、弯曲载荷一致，影响产品服役寿命方面的缺陷。本申请的目的在于提供一种提升硬铝合金回转体钣金件航向载荷性能的制备方法，通过强冷厚向压缩变形、再结晶热处理、大塑性冷拉深成形、强热厚向挤压顺航向大塑性蠕变方式实现回转体钣金件形成航向纤维组织。

一种提升硬铝合金回转体钣金件航向载荷性能的制备方法，其特征包含以下内容：1)将圆形钣金胚料在常温状态下进行厚向压缩变形储能，使胚料的厚度变薄，胚料的纤维晶粒被压扁加宽；2)将厚向压缩处理后的胚料在双面受压状态进行再结晶热处理，使胚料被压扁加宽的纤维晶粒破碎形成等轴细晶粒；3)再将热处理后胚料置于拉深模具进行塑性极限冷拉深成形，使胚料沿径向受拉形成回转体，胚料的等轴细晶粒沿径向拉长为椭圆形细晶粒；4)将回转体切割余量后进行氧化处理；5)将氧化处理后的回转体通过挤压模具进行厚向热挤压，使回转体的壁厚减薄，回转体的环形壁上的椭圆形细晶粒沿侧壁被拉长为顺航向纤维晶粒；6)最后将回转体进行加热固溶和淬火冷却完成最终热处理强化，再切割回转体的余量后得到回转体钣金件成品。

进一步地，在步骤1)中，采用滚轮对胚料反复冷滚挤压，使胚料垂直于纤维方向为减薄延展主变形方向，挤压减薄率大于胚料厚度30％。

进一步地，在步骤2)中，胚料在双面受压状态进行再结晶热处理时，先将胚料双面用钢板压紧，然后将压紧状态胚料在300±20℃温度环境下预热，再将预热后胚料在420±20℃温度硝盐炉内保温,使变形晶粒再结晶比率达到80％以上后自然冷却。

进一步地，在步骤3)中，拉深成形时，热处理后胚料以垂直于纤维方向为主变形方向。

进一步地，在步骤3)中，所述的拉深模具的拉深下模工作面与回转体钣金件内表面一致，拉深上模与拉深下模工作面合模状态下，上下模之间的间隙与热处理后胚料厚度一致，该间隙大于回转体钣金件理论厚度。