一种铝合金板的成形方法技术

发明专利技术提供一种铝合金板的成形方法，所述成形方法为真空蠕变成型，包括先将待成形的铝合金板构件置于模具型面上；再用真空袋将构件和模具型面密封好，对真空袋内抽真空使得构件与模具型面间尽可能地趋近贴合或保持贴合；再以0.5～10℃/min的升温速率将构件的温度升高至目标温度，所述目标温度为100～340℃，且可选择地在目标温度保持一段恒温时间t，且恒温时间t的长短为总成形时间的50％以下；再在维持抽真空的状态下对所述构件以1～10℃/min的降温速率降温，得到已成形的铝合金板构件。本发明专利技术中提供的非等温真空蠕变成形方法可以明显提高构件的成形效率，且不会损害铝合金板的已有性能(如其塑形和抗腐蚀性能)，有利于对已成性铝合金构件成形。

Forming method of aluminium alloy plate

The invention provides a Aluminum Alloy plate forming process, the forming method for vacuum creep forming, including Aluminum Alloy plate component is placed in the mold to be formed on the surface; and the vacuum bag component and die surface of the vacuum sealed, vacuum bag and mold surface between the members as much as possible approaching the joint or stay fit; and then to 0.5 to 10 DEG /min heating rate component temperature to a target temperature and the target temperature is 100 to 340 DEG C, and can choose to keep a constant time t at the target temperature, constant temperature time and the length of T is below the total forming time of 50%; then in maintaining the vacuum state of the component with 1 to 10 DEG C, cooling rate of /min cooling, get Aluminum Alloy plate member is formed. The non isothermal creep vacuum forming method provided in the present invention can significantly improve the efficiency of forming components of the existing performance and will not damage Aluminum Alloy board (such as plastic and corrosion resistance), is conducive to the forming of a Aluminum Alloy component.

【技术实现步骤摘要】
一种铝合金板的成形方法
本专利技术属于铝合金板制备领域，具体属于一种铝合金板的成形方法。
技术介绍
高强高韧铝合金整体壁板广泛应用于航空工业中。随着航空工业的快速发展，对飞机性能的要求不断提高，但很多高强高韧铝合金整体壁板并不能通过固熔淬火后的蠕变时效直接得到成性和成形的产品。这就往往需要先对铝合金进行成性，在成性之后再对其进行成形。例如2524-T3态铝合金(2524铝合金的化学组成见表1，wt％)，其成性过程包括固溶(温度497℃，时间根据板材尺寸定)、淬火、1-2％预拉伸去除残余应力，自然时效。如此得到的已成性未成形铝合金板已经具有很好的综合性能，是航空装备(机身、机翼等结构)常用的状态。表1元素ZnMgCuMnSiFeTiCrAl含量0.011.384.40.660.030.050.030.01余量又例如7B04铝合金(其化学组成见表2，wt％)的成性过程较为复杂。其中，7B04-T7451态铝合金的成性过程包括固溶(温度470℃，时间根据板材尺寸定)、淬火、1-2％预拉伸去除残余应力，之后一级时效115℃时效8h，然后二级时效165℃时效16h。而7B04-T9态铝合金的成性过程包括固溶(温度470℃，时间根据板材尺寸定)、淬火、1-2％预拉伸去残余应力，时效115℃时效24h，然后低温回归(180℃，1h)并快速冷却，再时效115℃、16h。表2元素AlSiFeCuMnMgCrZnTiNi含量余量0.070.161.510.332.480.165.97＜0.05＜0.05上述2524-T3态铝合金在时效成性过程中无需高温，而常温同时将其成形的难度很大，因而一般在成性后再对其进行成形处理。上述7B04-T7451态铝合金需双级时效，其热处理工艺复杂，因而利用真空蠕变时效成形(在成性的同时还成形)则其工艺复杂精度难以保证。而上述7B04-T9态铝合金需要进行回归处理，因热压罐无法在短时的低温回归后快速冷却降温，该处理无法利用热压罐蠕变成形方法成形成性。因此，对于上述这些铝合金来说，都需要先成性后成形，而不能直接通过在热压罐内真空蠕变时效同时成形和成性。对原有的对已成性的高强高韧铝合金板的成形加工技术(滚弯，拉形等)远不能满足复杂形状壁板(如高筋、蒙皮一体化)的制造要求。因此，本领域需要新的成形方法来实现对已成性的高强高韧铝合金板成形。
技术实现思路
现有技术中对部分铝合金成形的同时成性，这就一般都会用到真空蠕变时效成形技术，该技术在实现构件成形的同时提高其综合性能，且具有成形精度高，强度好，抗腐蚀性能好等诸多优点。但如2524铝合金或7B04铝合金这些铝合金材料并不适宜使用真空蠕变时效成形使得其成形的同时成性，因而一般需要先对其成性，在成性后再对其单独成形。因单独成形的滚弯、拉形等技术远不能满足要求，因而本专利技术的专利技术人首先想到在热压罐内使用等温真空蠕变成型来处理已成性的高强高韧铝合金板。但随后的实验中发现，若对已成性铝合金板进行等温真空蠕变成型，则其在成形过程中铝合金板的性能又很容易被成形的高温破坏，且成形的效率也并不高。因此，仍然需要一种新的方法来成形已成性的高强高韧铝合金板。本专利技术提供一种铝合金板的成形方法，所述成形方法为真空蠕变成型，包括先将待成形的铝合金板构件置于模具型面上，模具型面的曲率半径小于所述构件的目标曲率半径使得成形结束后给构件留出回弹余量；再用真空袋将构件和模具型面密封好，对真空袋内抽真空使得构件与模具型面间尽可能地趋近贴合或保持贴合；再以0.5～10℃/min的升温速率将构件的温度升高至目标温度，所述目标温度为100～340℃，且可选择地在目标温度保持一段恒温时间t，且恒温时间t的长短为包括升温时间、恒温时间和降温时间在内的总成形时间的50％以下；再在维持抽真空的状态下对所述构件以1～10℃/min的降温速率降温，得到已成形的铝合金板构件。所述真空袋例如为将高分子薄膜粘贴(例如回形粘贴，两道密封)至模具上，使得构件和模具型面密封设置。真空蠕变成形过程中，构件的内应力一般为120～220MPa。在一种具体的实施方式中，成形过程中的升温速率为1～3℃/min，目标温度为180～340℃，优选200～340℃，且成型的保温时间0～3小时，成形过程中的降温速率为5～10℃/min。在一种具体的实施方式中，成形过程中的目标温度为210～340℃，优选230～340℃，更优选250～340℃，且成型的保温时间为2小时以内，优选1小时以内。现有技术中，在制备高强高韧铝合金材料时需要经过固熔、淬火和恒温蠕变时效成形过程，在该恒温蠕变时效成形过程中铝合金材料既成形又成性，例如蠕变达到目的温度180～200℃时方开始抽真空和在热压罐内施加较高压力进行恒温蠕变时效，恒温时间为5～9小时左右，恒温蠕变时效的时效温度不能过高也不能过低，否则对铝合金的成形和成性带来不利影响。在一种具体的实施方式中，还包括在升温过程和降温过程中均对构件施加一定的外压力使得构件与模具型面间尽可能地趋近贴合或保持贴合，所述外压力为表压大于零至5MPa，优选所述外压力为表压0.01～3MPa的气压，更优选为0.1～2MPa；所述构件和模具均置于热压罐中成形。在一种具体的实施方式中，所述待成形的铝合金板为已成性铝合金板。所述已成性铝合金板是指其性能与其最终在产品(例如飞机)上使用的材料性能一致或接近，只是其形状与其在产品上的使用形状并不相同。例如所述“待成形的铝合金板”为平板，而飞机上使用的铝合金板为曲面壁板，因而需要对其进行成形。所述已成性铝合金板即所述铝合金板已经经过固熔、淬火和时效成形等步骤而制备得到的已成性高强高韧铝合金。在一种具体的实施方式中，所述铝合金为Al-Cu-Mg系铝合金板材或Al-Zn-Mg-Cu系铝合金板材。在一种具体的实施方式中，所述目标温度不低于该种铝合金板成性时的时效蠕变温度，优选所述目标温度比该种铝合金板成性时的时效蠕变温度高20℃以上。在一种具体的实施方式中，所述恒温时间t为总成形时间的40％以下，优选20％以下。在一种具体的实施方式中，所述待成形的铝合金板的板材厚度为2～30mm。本专利技术至少具有如下有益效果：1、本专利技术中利用非等温真空蠕变成形，通过控制温升速率和目标温度，在升温和降温过程中均实施真空蠕变成形，大幅减少恒温高温蠕变时间，在达到铝合金板成形要求的同时，基本维持成形产品的综合力学性能，且可提高成性效率，缩短铝合金成形生产加工周期，降低制造成本。2、本专利技术中优选所述目标温度比该种铝合金板成性时的时效蠕变温度高20℃以上，此时铝合金板材在时效蠕变温度停留的时间短，有效降低时效温度对铝合金性能的影响，因而对已成性铝合金使用本专利技术中非等温真空蠕变成形后其综合性能并不会变差。附图说明图1为对比例1中等温蠕变和实施例1中非等温蠕变后的铝合金材料的透射电镜微观图。其中，图a为对比例1中所得构件的晶粒微观结构，图b为对比例1中所得构件的晶界微观结构，图c为实施例1中所得构件的晶粒微观结构，图d为实施例1中所得构件的晶界微观结构。具体实施方式本专利技术提出了一种方便可行的高强高韧铝合金整体壁板非等温真空蠕变成形工艺。本专利技术的关键在于为了实现高强高韧铝合金整体壁板成形的同时不破坏已有性能，充分利用非本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种铝合金板的成形方法，所述成形方法为真空蠕变成型，包括先将待成形的铝合金板构件置于模具型面上，模具型面的曲率半径小于所述构件的目标曲率半径使得成形结束后给构件留出回弹余量；再用真空袋将构件和模具型面密封好，对真空袋内抽真空使得构件与模具型面间尽可能地趋近贴合或保持贴合；再以0.5～10℃/min的升温速率将构件的温度升高至目标温度，所述目标温度为100～340℃，且可选择地在目标温度保持一段恒温时间t，且恒温时间t的长短为包括升温时间、恒温时间和降温时间在内的总成形时间的50％以下；再在维持抽真空的状态下对所述构件以1～10℃/min的降温速率降温，得到已成形的铝合金板构件。

【技术特征摘要】
1.一种铝合金板的成形方法，所述成形方法为真空蠕变成型，包括先将待成形的铝合金板构件置于模具型面上，模具型面的曲率半径小于所述构件的目标曲率半径使得成形结束后给构件留出回弹余量；再用真空袋将构件和模具型面密封好，对真空袋内抽真空使得构件与模具型面间尽可能地趋近贴合或保持贴合；再以0.5～10℃/min的升温速率将构件的温度升高至目标温度，所述目标温度为100～340℃，且可选择地在目标温度保持一段恒温时间t，且恒温时间t的长短为包括升温时间、恒温时间和降温时间在内的总成形时间的50％以下；再在维持抽真空的状态下对所述构件以1～10℃/min的降温速率降温，得到已成形的铝合金板构件。2.根据权利要求1所述的成形方法，其特征在于，成形过程中的升温速率为1～3℃/min，目标温度为180～340℃，优选200～340℃，且成型的保温时间0～3小时，成形过程中的降温速率为5～10℃/min。3.根据权利要求1所述的成形方法，其特征在于，成形过程中的目标温度为210～340℃，优选230～340℃，更优选250～340℃，且成型的保温...

【专利技术属性】
技术研发人员：湛利华，汪凯，徐永谦，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：湖南,43