[发明专利]一种提高力学性能的贮箱半球壳体成形方法

摘要

本发明涉及一种贮箱半球壳体成形方法。针对可热处理强化的铝合金半球壳体的成形制造，采用铝合金平板直接整体热旋压成预成形毛坯，再进行淬火处理，然后在室温下进行旋压终成形，终成形芯模比预成形芯模直径小2～4mm，通过设置合理的旋压间隙值，变形量约5％～10％，旋压后进行时效处理，最终状态可达到T87态，壳体的屈服强度和抗拉强度较原工艺方法(旋压后直接淬火时效)的T62态提高10～20％。只需要两套不同直径的模具，旋压后的工件贴模良好，成形后的半球壳体强度高，发挥了2219等可热处理强化铝合金的最佳性能状态，充分体现出可热处理强化铝合金比一般的不可热处理强化铝合金强度高的优势。

主权项

一种提高力学性能的贮箱半球壳体成形方法，其特征在于：包括如下步骤：1)加热预成形旋压芯模(1)，将所述预成形旋压芯模(1)加热至温度100～200℃；将铝合金圆板(2)固定在预成形旋压芯模(1)上，铝合金圆板(2)中心与预成形旋压芯模(1)半球体的平顶端端面中心对齐；所述预成形旋压芯模(1)包括具有平顶的半球体及与半球体同轴连接的圆柱体，半球体具有平顶端和连接端，所述平顶端的端面与连接端的端面平行，两个端面的半径比为：0.3～0.5；半球体的直径比贮箱半球壳体内径小1～2mm；圆柱体的一端与所述连接端端面相接，二者端面半径相同；2)加热旋压铝合金圆板(2)至与预成形旋压芯模(1)的外形匹配，得到预成形工件(4)；3)将预成形工件(4)进行淬火处理；4)将步骤3)得到的预成形工件(4)固定在终成形旋压芯模(5)上，预成形工件(4)中心与终成形旋压芯模(5)半球体的小端端面中心对齐；终成形旋压芯模(5)包括具有平顶的半球体及与半球体同轴连接的圆柱体，半球体具有平顶端和连接端，所述平顶端的端面与连接端的端面平行；终成形旋压芯模(5)平顶端的端面的半径与预成形旋压芯模(1)平顶端的端面的半径相同；终成形旋压芯模(5)半球体的直径比预成形旋压芯模(1)半球体直径小2～4mm；终成形旋压芯模(5)圆柱体的一端与所述连接端端面相接，二者端面半径相同；5)在室温下旋压预成形工件(4)至与终成形旋压芯模(5)匹配，获得终成形旋压件(6)；6)将步骤5)得到的终成形旋压件(6)进行时效热处理，然后机械加工成贮箱半球壳体；步骤2)中加热旋压时，加热旋压后的壁厚t1＝t0sinα，其中t0为铝合金圆板(2)壁厚，α为预成形芯模(1)半锥角；加热旋压时的旋压间隙在壁厚t1的基础上负偏离20％设置，以应对旋压设备、预成形旋压芯模(1)与铝合金圆板(2)的弹性变形；预成形旋压芯模(1)及终成形旋压芯模(5)半球体平顶端端面中心设有10～20mm的孔，铝合金圆板(2)厚度为8～20mm，圆板中心设有10～20mm的孔；铝合金圆板(2)固定在预成形旋压芯模(1)上的方式为：将铝合金圆板(2)用钢销(7)固定在预成形旋压芯模(1)半球体平顶端端面中心，用尾顶(3)将铝合金圆板(2)的中心及预成形旋压芯模(1)的半球体平顶端端面中心顶紧；预成形工件(4)固定在终成形旋压芯模(5)上的方式为：将预成形工件(4)固定在终成形旋压芯模(5)的半球体平顶端端面中心上，用尾顶(3)将预成形工件(4)的中心及终成形旋压芯模(5)的半球体平顶端端面中心顶紧；所述钢销的直径比预成形旋压芯模(1)及终成形旋压芯模(5)中心孔和圆板中心孔的孔径小0.10～0.20mm；步骤5)中室温下旋压时，旋压后的壁厚其中t1为预成形工件(4)壁厚，α1为预成形工件(4)半锥角，α2为终成形旋压芯模(5)半锥角；室温下旋压时，终成形旋压芯模(5)半锥角α2在90～30°范围内时，旋压间隙在壁厚t2的基础上负偏离10～20％设置；终成形旋压芯模(5)半锥角α2在30～0°范围内时，旋压间隙在壁厚t2负偏离5～10％设置。