基于预拉伸铝板内部织构分布均匀性的板框件精加工方法技术

本发明专利技术提供了基于预拉伸铝板内部织构分布均匀性的板框件精加工方法，解决现有多晶材料板框件加工废品率高、成本高的问题。该方法主要通过无损检测待加工预拉伸铝板不同部位的内部织构及其分布、标识引起变形超差的风险区域、设计多个加工包络面加工路径、按切削规划的不同加工路径和顺序切削板材后测量、对比得出其中最小变形量及其加工路径、评价是否变形超差等步骤，实现优化切削加工工艺。采用测试+理论分析+实测加工变形量的方法，用于上述难题的解决，可以极大地降低人工、财力、时间等试错成本，具有良好的经济效益。具有良好的经济效益。具有良好的经济效益。

【技术实现步骤摘要】
基于预拉伸铝板内部织构分布均匀性的板框件精加工方法


[0001]本专利技术涉及金属材料工件的精密加工领域，特别是涉及一种采用预拉伸铝板为原材料的板框件精加工方法。

技术介绍

[0002]航空、航天等工业领域中大量采用小应力的预拉伸铝板进行零部件的整体结构设计加工，由于整体加工件往往刚度弱，材料切削量大，残余应力不当导致应力加工变形问题格外突出。
[0003]预拉伸铝板的生产主要经过：熔炼、开坯、轧制、固溶、预拉伸、时效、切边等流程，其中，在轧制铝板过程中，形成强烈的轧制织构。若轧制工艺不当，在轧制铝板的板面和中心层之间部分，其内部织构将沿厚度形成极端不均匀分布，也就是该部分铝材弹性模量沿厚度分布不均匀，使得在后续的预拉伸处理中，导致该部分铝材发生了不均匀塑性变形，不能有效地消减固溶处理中产生的残余应力，使得预拉伸铝板的板面和中心层之间部分存在较大残余应力，易导致该预拉伸铝板的加工变形超差。
[0004]众所周知，残余应力产生于材料的不均匀塑性变形。由“预拉伸铝板内部残余应力与织构的研究[J],精密成形工程,2014,06（5）：50
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””
等文献可知，预拉伸铝板内部残余应力的大小与其织构的不均匀性密切相关，因此，通过无损检测分析板材内部织构分布的不均匀性，可间接表征内部残余应力分布特征。
[0005]由于材料/工件内部残余应力及其分布难于无损测定，且耗时长，难以在短时间内高效、低成本评判规划的加工路径是否能够加工变形不超差，难以在短时间内评判待加工的板材是否合格且成本高。

技术实现思路

[0006]针对上述技术问题，本专利技术的目的是提供基于内部织构无损测定的多晶材料板材精密加工方法评估，解决板材加工废品率高、成本高的问题。
[0007]为实现上述技术目的，本专利技术采用了如下技术方案。
[0008]基于预拉伸铝板内部织构分布均匀性的板框件精加工方法，其特征在于，包括以下步骤：S1，无损测定待加工预拉伸铝板不同部位的内部织构及其分布；S2，根据步骤S1测定的数据，标识出所述待加工预拉伸铝板内部织构变化剧烈的风险区域（以下简称风险区域）；S3，根据产品工件设计图，在所述待加工预拉伸铝板上设计完整包络步骤S2标识的每个风险区域的加工包络面，将全部所述加工包络面切削后足以得到所述产品工件且任一所述加工包络面与其它风险区域无交集，或者使得交集区域充分小；S4，根据步骤S2标识的风险区域的内部织构梯度大小排序，排列设计全部切削掉步骤S3所述加工包络面的不同切削顺序，规划得出若干个不同的加工路径；
S5，按照步骤S4规划的若干个不同加工路径，分别切削所述待加工预拉伸铝板，分别测量按照每个加工路径切削后的剩余板料变形量，对比得出其中的最小变形量及其加工路径；S6，切削板材：在最小变形量的剩余板料上，按照产品图粗加工切削产品工件（加工余量推荐为0.5mm～5mm），然后再按照产品图精加工切削产品，得到被加工的板框件，测量所得产品工件的实际变形量；S7，将S6步骤所测得的产品工件实际变形量与所述产品工件的合格公差要求对比，判定被加工产品工件是否合格以及加工工艺是否可实施。
[0009]优选地，在步骤S1，采用晶体衍射方法和技术，快速无损测定待加工预拉伸铝板不同部位的内部织构及其分布。
[0010]优选地，在S2中，风险区域的内部织构梯度采用低指数衍射晶面的相对衍射强度梯度表征，即用测量的低指数衍射晶面相对衍射强度变化，也就是低指数衍射晶面的相对衍射强度梯度标识风险区域。所述低指数衍射晶面推荐采用材料的滑移面Al（111）晶面或滑移方向的Al（220）。
[0011]优选地，晶体衍射方法和技术采用专利“衍射装置及无损检测工件内部晶体取向均匀性的方法（201811621809.0）”所公开的方法和技术，能够通过快速测量所选衍射晶面的衍射强度及其分布，表征预拉伸铝板不同部位的内部织构分布均匀性。
[0012]进一步地，在步骤S2，所述相对衍射强度梯度的预设值0.01/mm～0.06/mm，即在每10mm长度上的相对衍射强度变化量为10%～60%，标识出的所述风险区域内的相对衍射强度梯度大于等于预设值。
[0013]优选地，在加工工艺判断标准上，按照如下原则进行：在步骤S7中，当步骤S6测得产品工件实际变形量小于等于所述产品工件要求的合格公差时，判定所述待评估多晶材料板材及加工路径合格；在步骤S7中，当步骤S6测得产品工件实际变形量大于所述产品工件要求的合格公差时，判定所述产品工件不合格以及所选加工工艺不可实施，并增加以下步骤：S8，重新确定内部织构变化剧烈区的预设值并重复步骤S2
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S6，再次判断加工工艺是否可实施。
[0014]优选地，当判定所述产品工件不合格以及所选加工工艺不可实施后，通过充分减小所述风险区域内相对衍射强度梯度的预设值来重新确定所述风险区域，并重复步骤S2
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S6，再次判断所述产品工件是否合格以及加工工艺是否可实施。并且，当再次判定所述产品工件仍然不合格，判定该批预拉伸铝板不能够加工出合格的所述产品工件。
[0015]为了快速评定加工工艺评估是否可实施，本方法根据预拉伸铝板内部织构均匀性好的区域的残余应力小、内部织构均匀性差的区域的残余应力大的原则，得出不同加工路径，按照不同加工路径加工后测量每个加工路径的剩余板材变形量，直接将所测最小变形量的剩余板材用于加工产品工件；采用最小变形量的剩余板材加工产品工件，测量产品工件实际变形量，评判被加工产品工件是否合格以及加工工艺是否可实施；若加工变形超差，则通过充分减小所述风险区域内的相对衍射强度梯度预设值重新确定所述风险区域，并重复步骤S2
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S6，再次判断所述产品工件是否合格以及加工工艺是否可实施；若再次判定所述产品工件仍然不合格，判定该批预拉伸铝板不能够加工出合格的所述产品工件，从而高效、
低成本地快速确定最佳加工路径以及评判该批预拉伸铝板不能够加工出合格的所述产品工件。
[0016]需要说明的是：借鉴数学中关于“充分”的概念，本专利中，“或者使得交集区域充分小”中的“充分”是指在满足可以加工得到所需尺寸产品工件的前提下的交集区域尽量小，以及“通过充分减小所述风险区域内相对衍射强度梯度的预设值来重新确定所述风险区域”中的“充分”之意是指预设值小到重新确定的所述风险区域仍然可以加工得到所需尺寸产品工件。
[0017]更优选地，所述内部织构分布均匀性的无损测定方法可选短波长X射线特征衍射法、高能同步辐射的硬X射线衍射法、中子衍射法等具有强穿透力的晶体衍射法。
[0018]与现有技术相比，本专利技术具有如下技术效果：（1）本专利技术方法通过无损检测待加工预拉伸铝板板材内部织构分布的变化剧烈程度，确定并标识风险区域，排列规划得出若干个不同的加工路径，分别测量按照每个加工路径切削后的剩余板料变形量，在最小变形量的剩余板料上，按照产品图粗加工切削产品工件（加工余量推荐为0.5mm～5mm），然后本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于预拉伸铝板内部织构分布均匀性的板框件精加工方法，其特征在于包括以下步骤：S1，无损测定待加工预拉伸铝板不同部位的内部织构及其分布；S2，根据步骤S1测定的数据，标识出所述待加工预拉伸铝板内部织构变化剧烈的风险区域；S3，根据产品工件设计图，在所述待加工预拉伸铝板上设计完整包络步骤S2标识的每个风险区域的加工包络面，将全部所述加工包络面切削后足以得到所述产品工件且任一所述加工包络面与其它风险区域无交集，或者使得交集区域充分小；S4，根据步骤S2标识的风险区域的内部织构梯度大小排序，排列设计全部切削掉步骤S3所述加工包络面的不同切削顺序，规划得出若干个不同的加工路径；S5，按照步骤S4规划的若干个不同加工路径，分别切削所述待加工预拉伸铝板，分别测量按照每个加工路径切削后的剩余板料变形量，对比得出其中的最小变形量及其加工路径；S6，切削板材：在最小变形量的剩余板料上，按照产品图粗加工切削产品工件（加工余量推荐为0.5mm～5mm），然后再按照产品图精加工切削产品，得到被加工的板框件，测量所得产品工件的实际变形量；S7，将S6步骤所测得的产品工件实际变形量与所述产品工件的合格公差要求对比，判定被加工产品工件是否合格以及加工工艺是否可实施。2.根据权利要求1所述的基于预拉伸铝板内部织构分布均匀性的板框件精加工方法，其特征在于：在步骤S1，采用晶体衍射方法和技术，快速无损测定待加工预拉伸铝板不同部位的内部织构及其分布。3.根据权利要求2所述的基于预拉伸铝板内部织构分布均匀性的板框件精加工方法，其特征在于：在步骤S2，根据铝材低指数晶面的相对衍射强度梯度的预设值标识出所述待加工预拉伸铝板的风险区域，推荐的Al低指数晶面为其滑移系的滑移面（111）晶面或滑移方向（220）晶面。4.根据权利要求3所述的基于预拉伸铝板...

【专利技术属性】
技术研发人员：车路长，郑林，窦世涛，陈新，封先河，赵方超，朱凯，方丁，张津，车移，计鹏飞，李剑飞，
申请(专利权)人：中国兵器工业第五九研究所，
类型：发明
国别省市：