一种基于体积成形的整体式重载承力结构拉杆制造方法技术

本发明专利技术属于飞行器、舰船、汽车等多个领域的重载承力结构制造技术领域，公开了一种基于体积成形的整体式重载承力结构拉杆制造方法。通过模型增厚和径锻拔长形成增厚端头；使用模型旋缩，旋缩工具相对模型作进给运动，通过不同的旋缩温度、旋缩比和旋缩速度，金属毛坯随模型旋转或旋缩工具绕毛坯和模型旋转；使毛坯受压并产生连续局部变形，获得空心回转体零件；实现加工部位局部无变形退火，校准同轴同心度，消除表面皱褶。本发明专利技术制造的整体式拉杆结构独特，性能优良，产品一致性大幅提升，寿命较传统分体式焊接拉杆的寿命大幅提高，为拉杆的抗疲劳强化问题提供了更好的解决方式。

【技术实现步骤摘要】
一种基于体积成形的整体式重载承力结构拉杆制造方法
本专利技术属于飞行器重载承力结构制造
，尤其涉及一种基于体积成形的整体式重载承力结构拉杆制造方法。
技术介绍
目前，最接近的现有技术：在飞行器结构中，许多外挂结构件，如发动机短舱、APU舱、空调舱、起落架等，是通过拉撑与飞机机体连接在一起，这些拉杆将外挂结构件受到的气动力、重力等载荷传递给机体。拉杆成为关键的主要受力部件。由于飞机设计的减重要求，这些拉杆在满足强度的同时，通常设计为中空形式。传统制造技术是在钢管件型材的两端焊接连接接头。但是，由于焊接处存在焊接残余拉应力，加之焊接接头和管件的焊接变形，只能通过增加壁厚来降低焊接变形，但不利于减轻重量，后续虽然有校准处理工艺，但二者的同轴同心度依然无法保障(目前焊接后的同轴同心度是多少？)，拉杆受载时存在一定的附加弯曲应力。因此，拉杆将承受过大的循环拉应力而导致疲劳破损。其数据显示，发生在焊接处破坏的事故占整个拉杆疲劳破坏事故的90％，寿命可靠性大幅降低。拉杆疲劳失效已成为航空飞行器结构件失效模式之一，也是飞机大修时必须检查的部件之一。为提高拉杆寿命，减少检查周期，开发高寿命、高可靠性的航空拉杆制造技术尤为重要。拉杆的传统制造技术是在钢(钛合金)管件型材的两端焊接连接接头，简称分体式拉杆。但是，重量比较重，而且，由于焊接处存在焊接残余拉应力，加之焊接接头和管件的焊接变形，虽然有校准处理工艺，但对于长尺寸拉杆(如长度大于1m)，校准处理工艺并不能有效的消除焊接变形及拉杆内部应力，因此，二者的同轴同心度依然无法保障，拉杆受载时存在一定的附加弯曲应力。因此，在焊接残余应力和附件弯曲应力的双重叠加下，拉杆将承受过大的循环拉应力而导致疲劳破损。此外，焊接拉杆的挤压管材，为等壁厚，无法应用等强度设计方法减重。综上所述，现有技术存在的问题是：(1)传统分体制造技术存在焊接接头和管件的同轴同心度无法保障，拉杆受载时存在一定的附加弯曲应力，拉杆将承受过大的循环拉应力导致疲劳破损。(2)传统分体制造技术焊接拉杆的挤压管材，为等壁厚，无法应用等强度设计方法减重。解决上述技术问题的难度：为了解决传统分体式焊接拉杆焊接接头和管件的同轴同心度问题，需要加工相应的工装进行校型处理。此外，还需要后续的热处理工艺来消除校型过程产生的内部应力。但是热处理工艺并不能完全有效的消除内部应力，因此还会产生内部应力释放诱发的变形，导致同轴同心度无法保障。而且各个部位拉杆尺寸都不相同，校型工装需要定制化，导致生产成本和周期大幅增大。传统分体式制造技术焊接拉杆的挤压管材，为等壁厚，无法应用等强度设计方法减重。如果要将拉杆中间变为变壁厚，需要特殊的挤压模型或用切削的方法来实现，生产费用和周期增大。其次由于变壁厚管件和接头在焊接时，热膨胀及热传导不均匀，也会导致焊接变形增大，进一步增加了同轴同心度校型的困难。解决上述技术问题的意义：如果能解决上述问题，第一由分体式结构升级为整体式结构，第二可以提高拉杆的寿命，第三可以飞机减重，第四可以降低拉杆生产成本和周期，第五可以减少拉杆使用和维护费用。国内独家首创，拉杆结构设计独特，打破欧美国家的垄断局面，提升中国飞机重载承力结构拉杆与欧美飞机的技术同步。
技术实现思路
针对现有技术存在的问题，本专利技术提供了一种基于体积成形的整体式重载承力结构拉杆制造方法。本专利技术是这样实现的，一种基于体积成形的整体式重载承力结构拉杆制造方法，所述基于体积成形的航空结构拉杆制造方法包括以下步骤：第一步，通过模型增厚和径锻拔长形成增厚端头；根据增厚端头尺寸的不同，增厚速度在100-1000转/秒的范围内调整，根据拉杆材料的不同，增厚温度在500-1000度内调整，获得组织优良的哑铃管坯料。第二步，通过独家设计的局部退火设备对增厚端头进行退火处理，确保空心零件无变形；根据拉杆材料的不同，温度在200-850度内调整，根据增厚端头尺寸的不同，保温时间在0.5-3小时内调整，获得产品良好的组织。第三步，对增厚端头的表面及内孔进行表面处理，消除表面褶皱。第四步，校准同轴同心度，0.08mm/2米。第五步，通过模型旋缩技术，金属毛坯随模型旋转或旋缩工具绕毛坯和模型旋转，使毛坯受压并产生连续局部变形，获得空心回转体零件；在保持相应的旋缩速度和旋缩温度，根据不同的壁厚，确定不同的旋缩比在0.1-0.5变动。第六步，通过模型锻造，对两端头进行压扁，形成双耳毛坯。第七步，通过独家设计的局部退火设备对端头双耳进行退火处理，确保空心零件无变形，该退火设备是产品同心度的关键设备，该设备另行申请有一项专利。第八步，对同轴同心度进行检测。第九步，对端头双耳毛坯进行机加，确保外形尺寸精度。第十步，对整体表面进行精细化处理。本专利技术的另一目的在于提供一种由所述基于体积成形的整体式重载承力结构拉杆制造方法制造的整体式重载承力结构拉杆，所述整体式重载承力结构拉杆(附图5)包括：第一端头、第二端头、拉杆中空杆体；端头一端与外挂相连，另一端与飞机相连。拉杆本体的两端整体式制造有第一端头、第二端头。本专利技术的另一目的在于提供一种所述整体式重载承力结构拉杆在飞机外挂结构件与机身连接中的应用。综上所述，本专利技术的优点及积极效果为：本专利技术的增厚端头通过模型旋缩和径锻拔长方式生成，连接端头具有锻件的承力特性；采用模型旋缩，可以在管件内外表面形成残余压力层，细化强化层内组织晶粒，提高管件的疲劳寿命。在某单位进行的试验结果表明，寿命提高2-3倍。本专利技术在整个过程中，增加同轴同心度检查，能够随时调整工艺参数，保障同轴同心度，消除附加的弯曲应力；增厚两端头可实现渐变壁厚和形成复杂耳片形状。通过调整旋缩参数，拉杆中间空心部位可以变直径、变壁厚，相比传统挤压型材管件，可应用等强度设计原理，进一步达到减重目的。拉杆长度越长，减重效果越明显。在某飞机某部应用该专利技术产品36根，与以往的产品重量相比，减重70kg。本专利技术采用了基于体积成形的整体式成形工艺，相比分体式焊接拉杆而言，避免了焊接带来的残余拉应力对拉杆疲劳寿命的影响；同时在制造过程中随时可以调整同轴同心度，避免了附加弯曲应力的产生。因此，本专利技术制造的整体式拉杆结构为国内独家首创，寿命较传统分体式焊接拉杆的寿命大幅提高，为拉杆的抗疲劳强化问题提供了更好的解决方式。并且相比传统挤压型材管件，可应用等强度设计原理，拉杆中间空心部位可以变直径、变壁厚进一步达到飞机减重目的。本专利技术可应用于飞机外挂结构件与机身的连接，用于有效提高结构连接拉杆的疲劳寿命。本专利技术制造的整体式拉杆结构独特，性能优良，产品一致性大幅提升，寿命较传统分体式焊接拉杆的寿命大幅提高，为拉杆的抗疲劳强化问题提供了更好的解决方式。并且相比传统分体式焊接管件，可应用等强度设计原理，拉杆中间空心部位可以变直径、变壁厚进一步达到飞机、舰船、汽车等减重目的。附图说明图1是本专利技术实施例提供的基于体积成形的整体式重载承力结构拉本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于体积成形的整体式重载承力结构拉杆制造方法，其特征在于，所述基于体积成形的整体式重载承力结构拉杆制造方法包括以下步骤：/n第一步，通过模型增厚和径锻拔长形成增厚端头；/n第二步，通过独家设计的局部退火设备对增厚端头进行退火处理，确保空心零件无变形；/n第三步，对增厚端头的表面及内孔进行表面处理，消除表面褶皱；/n第四步，校准同轴同心度；/n第五步，通过模型旋缩技术，金属毛坯随模型旋转或旋缩工具绕毛坯和模型旋转，使毛坯受压并产生连续局部变形，获得空心回转体零件；/n第六步，通过模型锻造，对两端头进行压扁，形成双耳毛坯；/n第七步，通过独家设计的局部退火设备对端头双耳进行退火处理，确保空心零件无变形；/n第八步，对同轴同心度进行检测；/n第九步，对端头双耳毛坯进行机加，确保外形尺寸精度；/n第十步，对整体表面进行精细化处理。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于体积成形的整体式重载承力结构拉杆制造方法，其特征在于，所述基于体积成形的整体式重载承力结构拉杆制造方法包括以下步骤：
第一步，通过模型增厚和径锻拔长形成增厚端头；
第二步，通过独家设计的局部退火设备对增厚端头进行退火处理，确保空心零件无变形；
第三步，对增厚端头的表面及内孔进行表面处理，消除表面褶皱；
第四步，校准同轴同心度；
第五步，通过模型旋缩技术，金属毛坯随模型旋转或旋缩工具绕毛坯和模型旋转，使毛坯受压并产生连续局部变形，获得空心回转体零件；
第六步，通过模型锻造，对两端头进行压扁，形成双耳毛坯；
第七步，通过独家设计的局部退火设备对端头双耳进行退火处理，确保空心零件无变形；
第八步，对同轴同心度进行检测；
第九步，对端头双耳毛坯进行机加，确保外形尺寸...

【专利技术属性】
技术研发人员：张宏丽，
申请(专利权)人：陕西迦南新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：陕西;61