一种铝锂合金贮箱半球壳体旋压变形温度场控制工装及方法技术

本发明专利技术涉及一种铝锂合金贮箱半球壳体旋压变形温度场控制工装及方法，尤其涉及一种大尺寸高性能2195铝锂合金贮箱椭球型面半球壳体旋压变形温度场控制工装及方法，属于贮箱壳体制造技术领域，所述的大尺寸是指半球壳体的内径不小于Φ1200mm、半球壳体的深度不小于400mm，高性能是指半球壳体经旋压变形及后续的热处理后，其抗拉强度、屈服强度及延伸率分别不低于570MPa、530MPa、7.5％。

A Temperature Field Control Tool and Method for Spinning Deformation of Hemispherical Shell of Al-Li Alloy Tank

The invention relates to a spinning deformation temperature field control tooling and method for hemispherical shell of Al-Li alloy storage tank, in particular to a large-size and high-performance spinning deformation temperature field control tooling and method for ellipsoidal hemispherical shell of 2195 Al-Li alloy storage tank, belonging to the technical field of tank shell manufacturing. The large size refers to the inner diameter of hemispherical shell not less than 1200mm and the depth of hemispherical shell. High performance means that the tensile strength, yield strength and elongation of the hemispherical shell after spinning deformation and subsequent heat treatment are not less than 570 MPa, 530 MPa and 7.5% respectively.

【技术实现步骤摘要】
一种铝锂合金贮箱半球壳体旋压变形温度场控制工装及方法
本专利技术涉及一种铝锂合金贮箱半球壳体旋压变形温度场控制工装及方法，尤其涉及一种大尺寸高性能2195铝锂合金贮箱椭球型面半球壳体旋压变形温度场控制工装及方法，属于贮箱壳体制造
，所述的大尺寸是指半球壳体的内径不小于Φ1200mm、半球壳体的深度不小于400mm，高性能是指半球壳体经旋压变形及后续的热处理后，其抗拉强度、屈服强度及延伸率分别不低于570MPa、530MPa、7.5％，2195铝锂合金是指半球壳体原材料为Al-Cu-Li系合金，其Cu元素的质量含量为3.7～4.3％(质量百分数)、Li元素的质量含量为0.8～1.2％(质量百分数)，温度场控制是指对半球壳体旋压过程中其变形区的温度场均匀性进行调控，即确保2195铝锂合金贮箱半球壳体在整个旋压变形过程中其变形区温度基本一致，而且半球壳体在整个旋压变形过程中其变形区温度控制在380～450℃范围内。
技术介绍
航天事业未来的发展面临着能力与效益的双重挑战，发展高可靠、高运载能力的运载火箭、航天器是其未来的发展方向。运载效率是判定航天器先进程度的最关键指标，国外航天器的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种铝锂合金贮箱半球壳体旋压变形温度场控制工装，其特征在于：该工装包括空心半椭球、内部带有台阶孔的空心圆柱、两个装配连接半环以及若干个螺旋形加热管；以下将空心半椭球简称为空心椭球，将内部带有台阶孔的空心圆柱简称为空心圆柱；所述的空心椭球的外表面上有一环形凹槽；空心圆柱的外表面上有一环形凹槽；装配连接半环内带有上、下两个凸台，通过该两个装配连接半环将空心椭球和空心圆柱固定连接，且装配连接半环内的上凸台与空心椭球外表面上的环形凹槽相匹配，装配连接半环内的下凸台与空心圆柱外表面上的形凹槽相匹配；在空心椭球的内表面及空心圆柱的台阶面上均固定安装有螺旋形加热管。

【技术特征摘要】
1.一种铝锂合金贮箱半球壳体旋压变形温度场控制工装，其特征在于：该工装包括空心半椭球、内部带有台阶孔的空心圆柱、两个装配连接半环以及若干个螺旋形加热管；以下将空心半椭球简称为空心椭球，将内部带有台阶孔的空心圆柱简称为空心圆柱；所述的空心椭球的外表面上有一环形凹槽；空心圆柱的外表面上有一环形凹槽；装配连接半环内带有上、下两个凸台，通过该两个装配连接半环将空心椭球和空心圆柱固定连接，且装配连接半环内的上凸台与空心椭球外表面上的环形凹槽相匹配，装配连接半环内的下凸台与空心圆柱外表面上的形凹槽相匹配；在空心椭球的内表面及空心圆柱的台阶面上均固定安装有螺旋形加热管。2.根据权利要求1所述的一种铝锂合金贮箱半球壳体旋压变形温度场控制工装，其特征在于：空心椭球的顶端和底端均为平面，腰身位置外表面上有一个环形凹槽；定义空心椭球顶端的平面为第一平面，定义空心椭球底端的平面为第二平面，定义空心椭球腰身位置的环形凹槽为第一环形凹槽；空心圆柱的底端带有垭口，定义空心圆柱顶端的平面为第三平面，空心圆柱内部的台阶面为第四平面，空心圆柱腰身位置外表面上的环形凹槽为第二环形凹槽；空心圆柱的第三平面与空心椭球的第二平面相匹配。3.根据权利要求1所述的一种铝锂合金贮箱半球壳体旋压变形温度场控制工装，其特征在于：空心椭球、空心圆柱、装配连接半环的材料均采用低合金高强度结构钢，加热管的材料采用321不锈钢。4.根据权利要求1所述的一种铝锂合金贮箱半球壳体旋压变形温度场控制工装，其特征在于：装配连接半环为呈“C”形结构的椭球型面，椭球型面上端凸台和下端凸台均为楔形结构，定义上端楔形结构为第一楔形结构，下端楔形结构为第二楔形结构；定义空心椭球的型面为第一椭球型面，装配连接半环的椭球型面为第二椭球型面；空心椭球的第一环形凹槽与装配连接半环的第一楔形结构相匹配，空心圆柱的第二环形凹槽与装配连接半环的第二楔形结构相匹配；空心椭球的底端外径与空心圆柱的外径一致，空心椭球的底端内径与空心圆柱的内径一致，空心椭球的壁厚与空心圆柱的壁厚一致。5.根据权利要求2所述的一种铝锂合金贮箱半球壳体旋压变形温度场控制工装，其特征在于：螺旋形加热管在空心圆柱内表面的安装方式为：在空心圆柱的第四平面上刻画三个同心圆，圆心位于空心圆柱的Z向轴线上，在每个同心圆上均沿周向均匀固定安装8～12个螺旋形加热管。6.根据权利要求2所述的一种铝锂合金贮箱半球壳体旋压变形温度场控制工装，其特征在于：螺旋形加热管在空心椭球内表面的安装方式为：以空心椭球的第二平面为基准，沿Z轴方向刻画三个高度带，在每个高度带所在的平面内沿周向均匀固定安装8～12个螺旋形加热管。7.根据权利要求6所述的一种铝锂合金贮箱半球壳体旋压变形温度场控制工装，其特征在于：空心椭球顶端的平面直径为Φ100～120mm；空心椭球上第一环形凹槽距空心椭球上第二平面的高度为150～200mm；空心椭球上固定安装螺旋形加热管的三个高度带与第二平面的距离分别为30～50mm、100～140mm、230～280mm。8.根据权利要求5所述的一种铝锂合金贮箱半球壳体旋压变形温度场控制工装，其特征在于：空心圆柱上第二环形凹槽与空心圆柱上第三平面的距离为100～150mm；空心圆柱上固定安装螺旋形加热管的三个同心圆直径分别为300～400mm、600～700mm、1000～1100mm。9.根据权利要求4所述的一种铝锂合金贮箱半球壳体旋压变形温度场控制工装，其特征在于：装配连接半环中第一楔形结构的楔角为10～15°，弧长为30～55mm，法向深度为35～55mm；装配连接半环中第二楔形结构的楔角为10～15°，楔角对应的长度为35～58m...

【专利技术属性】
技术研发人员：温涛，张绪虎，姚草根，微石，陈永来，赵磊，尹嘉明，朱兆旭，
申请(专利权)人：航天材料及工艺研究所，中国运载火箭技术研究院，
类型：发明
国别省市：北京,11