一种铝合金薄壁异形件局部校形方法技术

本发明专利技术公开了一种铝合金薄壁异形件局部校形方法，属于铝合金热处理领域，解决了现有校形方法无法对铝合金薄壁异形件局部校形的问题。局部校形方法包括：测量铝合金薄壁异形件的变形部位尺寸并记录；针对薄壁异形件变形部位设计组合工装，组合工装用于固定变形部位，组合工装与变形部位装配时能够对变形部位施加预紧力；计算变形部位校正所需预紧力；室温条件下，将组合工装装配于变形部位，装配过程中控制组合工装对变形部位施加预紧力；预紧力满足要求后，将组合工装和薄壁异形件整体送入退火炉中进行低温热校形；低温热校形后，检测变形部位变形量；本发明专利技术的局部校形方法能保证不对零件非变形部位及力学性能造成影响的前提下，实现变形校正。

【技术实现步骤摘要】
一种铝合金薄壁异形件局部校形方法
本专利技术属于铝合金热处理
，具体地涉及一种铝合金薄壁异形件局部校形方法。
技术介绍
铝合金具有密度低、比强度高、耐腐蚀、优良的导电导热性能等优点在航空航天领域应用广泛，飞行器的舱段等承载结构主要以铝合金为主。为满足轻量化、小型化要求，铝合金舱段多为薄壁异形面结构。该结构由于自身的弱刚性以及形状精度对于温度和应力的敏感性，在车削、焊接等加工过程中易形成具有非对称分布特征的残余应力，直接导致薄壁件发生不同程度的局部变形。舱段是航天器上重要组成部分，其尺寸精度的高低直接影响航天器的装配和飞行性能，所以工程上对舱段类零件有较高的尺寸要求。舱段变形可采取校形的方法返修，避免零件报废。目前常用的校形方法有冷校形和热校形。冷校形主要是利用机械外加力校正零件变形。热校形主要是利用应力松弛原理消除零件的变形。对于薄壁铝合金零件局部变形情况，采用冷校形方法，室温条件下对变形部位局部施加机械力，校形过程会产生较大的回弹和残余应力，甚至发生断裂；采用热校形方法，在高温条件下将零件重新进行热处理，通过应力松弛原理校正变形，零件壁厚较小，过高的温度会导致其他部位发生变形，同时影响零件力学性能。因此，常用校形方法不能解决薄壁铝合金薄壁异形件局部变形问题。
技术实现思路
鉴于上述的分析，本专利技术旨在提供一种铝合金薄壁异形件局部校形方法，能够解决以下技术问题之一：(1)现有的校形方法无法对铝合金薄壁异形件的局部进行校形；(2)现有的热校形方法温度高，耗能大，且过高的温度会导致其他部位发生变形，同时影响零件力学性能。本专利技术的目的主要是通过以下技术方案实现的：一方面，本专利技术提供了一种铝合金薄壁异形件局部校形方法，所述铝合金薄壁异形件局部校形方法采用冷校形和低温热校形结合的方法对铝合金薄壁异形件进行局部校形。在一种可能的设计中，包括：步骤一：测量铝合金薄壁异形件的变形部位的尺寸并记录；步骤二：针对薄壁异形件的变形部位设计组合工装，组合工装用于固定变形部位，组合工装与变形部位装配时能够对变形部位施加预紧力；步骤三：计算变形部位校正所需预紧力；步骤四：室温条件下，将组合工装装配于变形部位，装配过程中控制组合工装对变形部位施加预紧力；预紧力满足要求后，将组合工装和薄壁异形件整体送入退火炉中进行低温热校形；步骤五：低温热校形后，检测变形部位变形量；若变形量满足要求，则完成校形；若变形量不满足要求，可重复进行步骤三和步骤四，逐步进行局部校形，直至变形量满足要求。在一种可能的设计中，所述组合工装包括内型面随形板、外型面随形板、支撑板、连接板和调节组件；内型面随形板的形状与变形部位的内侧的理论形状匹配；外型面随形板的形状与变形部位的外侧的理论形状匹配；内型面随形板、外型面随形板、支撑板、连接板和调节组件能够根据变形部位的形状与变形部位实现组合装配。在一种可能的设计中，所述连接板的一端与外型面随形板可拆卸连接，连接板的另一端与支撑板可拆卸连接；内型面随形板设于外型面随形板和支撑板之间；调节组件穿过支撑板与内型面随形板连接，通过调节调节组件控制内型面随形板靠近或者远离外型面随形板；变形部位能够固定于内型面随形板和外型面随形板之间。在一种可能的设计中，所述连接板的一端与内型面随形板可拆卸连接，连接板的另一端与支撑板可拆卸连接；外型面随形板设于内型面随形板和支撑板之间；调节组件穿过支撑板与外型面随形板连接，通过调节调节组件控制外型面随形板靠近或者远离内型面随形板；变形部位能够固定于内型面随形板和外型面随形板之间。在一种可能的设计中，所述调节组件为螺栓。在一种可能的设计中，所述步骤三中，变形部位校正所需预紧力P符合下述公式：P＝KLtσb其中，K的范围为0.7-1；L为变形部位的区域周长；t为变形部位的区域厚度；σb为变形部位的材料的抗拉强度。在一种可能的设计中，所述步骤四中，装配之前，将组合工装和薄壁异形件清洗并晾干。在一种可能的设计中，所述步骤四中，装配过程中采用力矩扳手控制组合工装对变形部位施加预紧力。在一种可能的设计中，所述步骤五中，低温热校形的温度为140℃-160℃。与现有技术相比，本专利技术至少能实现以下有益效果之一：(1)本专利技术提供的铝合金薄壁异形件局部校形方法通过采用冷校形和低温热校形结合的方法，设计针对局部变形部位的工装，预先施加机械预紧力对局部变形部位进行初步校形，减少变形量，并且预紧力能够减小应力导致的变形；然后将零件在受力作用下进行低温去应力退火处理，在去除应力的同时校正零件的变形，提高零件尺寸精度。(2)由于本专利技术采用将冷校形和热校形相结合的方法，在室温下对变形部位施加外力，导致零件内部局部应力场发生变化，形成与变形部位应力场相反的作用力场。同时，结合去应力退火作用，消除部分内部应力，并且通过外力使零件内部应力场向相反的方向进行改变，减小由于应力导致的零件变形。相比于冷校形方法，该方法中增加了低温退火作用，消除了部分应力，避免了冷校形方法导致的开裂问题。相比于热校形方法，该方法能在低于零件常规退火温度的条件下，在保证不对零件非变形部位及力学性能造成影响的前提下，实现变形校正，减少能耗，节约成本。本专利技术的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分的从说明书中变得显而易见，或者通过实施本专利技术而了解。本专利技术的目的和其他优点可通过在所写的说明书中所特别指出的内容来实现和获得。附图说明附图仅用于示出具体实施例的目的，而并不认为是对本专利技术的限制，在整个附图中，相同的参考符号表示相同的部件。图1为本专利技术的零件内凹变形时组合工装与变形部位的截面示意图；图2为图1的B-B处的截面示意图；图3为本专利技术的零件内凹变形校形后的示意图；图4为本专利技术的零件外凸变形时组合工装与变形部位的截面示意图；图5为图4的B-B处的截面示意图；图6为本专利技术的零件外凸变形校形后的示意图。附图标记：1-内型面随形板；2-外型面随形板；3-支撑板；4-连接板；5-调节组件；6-薄壁异形件。具体实施方式下面具体描述本专利技术的优选实施例。飞行器的舱段等承载结构主要以铝合金为主。为满足轻量化、小型化要求，铝合金舱段多为薄壁异形件结构。该结构由于自身的弱刚性以及形状精度对于温度和应力的敏感性，在车削、焊接等加工过程中易形成具有非对称分布特征的残余应力，直接导致薄壁件发生不同程度的局部变形。目前常用的校形方法有冷校形和热校形。冷校形主要是利用机械外加力校正零件变形；热校形主要是利用应力松弛原理消除零件的变形。对于铝合金薄壁异形件局部变形情况，采用冷校形方法，室温条件下对变形部位局部施加机械力，校形过程会产生较大的回弹和残余应力，甚至发生断裂；采用热校形方法，在高温条件下将零件重新进行热处理，通过应力松弛原理校正变形，零件壁厚较小，过高的温度会导致其他部位发生变形，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种铝合金薄壁异形件局部校形方法，其特征在于，所述铝合金薄壁异形件局部校形方法采用冷校形和低温热校形结合的方法对铝合金薄壁异形件进行局部校形。/n

【技术特征摘要】
1.一种铝合金薄壁异形件局部校形方法，其特征在于，所述铝合金薄壁异形件局部校形方法采用冷校形和低温热校形结合的方法对铝合金薄壁异形件进行局部校形。


2.根据权利要求1所述的铝合金薄壁异形件局部校形方法，其特征在于，包括：
步骤一：测量铝合金薄壁异形件的变形部位的尺寸并记录；
步骤二：针对薄壁异形件的变形部位设计组合工装，组合工装用于固定变形部位，组合工装与变形部位装配时能够对变形部位施加预紧力；
步骤三：计算变形部位校正所需预紧力；
步骤四：室温条件下，将组合工装装配于变形部位，装配过程中控制组合工装对变形部位施加预紧力；预紧力满足要求后，将组合工装和薄壁异形件整体送入退火炉中进行低温热校形；
步骤五：低温热校形后，检测变形部位变形量；若变形量满足要求，则完成校形；若变形量不满足要求，可重复进行步骤三和步骤四，逐步进行局部校形，直至变形量满足要求。


3.根据权利要求2所述的铝合金薄壁异形件局部校形方法，其特征在于，所述组合工装包括内型面随形板(1)、外型面随形板(2)、支撑板(3)、连接板(4)和调节组件(5)；内型面随形板(1)的形状与变形部位的内侧的理论形状匹配；外型面随形板(2)的形状与变形部位的外侧的理论形状匹配；内型面随形板(1)、外型面随形板(2)、支撑板(3)、连接板(4)和调节组件(5)能够根据变形部位的形状与变形部位实现组合装配。


4.根据权利要求3所述的铝合金薄壁异形件局部校形方法，其特征在于，所述连接板(4)的一端与外型面随形板(2)可拆卸连接，连接板(4)的另一端与支撑板(3)可拆卸连接；内型面随形板(1)设于外型面随形板(2)和支撑板(3)之间；调节组件(5)...

【专利技术属性】
技术研发人员：段翠媛，陈少伟，田伟智，
申请(专利权)人：北京星航机电装备有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11