一种大尺寸薄壁曲母线5A06铝合金壳体制造方法技术

本发明专利技术公开了一种大尺寸薄壁曲母线5A06铝合金壳体制造方法，以扇形的5A06铝合金板材作为原材料，通过卷板机将板材卷绕成筒形，采用焊接工艺将卷筒对边焊接成型，随后对卷焊筒进行热处理消除焊接应力，再然后对锥形卷焊筒进行旋压，得到目标尺寸规格的毛坯，最后在旋压机床上对产品外形进行精车机加，进而制造出具有曲母线外形的大尺寸薄壁5A06铝合金壳体，具体制造工序流程如下：1)板坯下料，2)卷筒，3)焊接，4)热处理，5)旋压，6)精车。既可解决材料因大变形量导致成品率低的难题，又可以显著提高生产效率，同时进一步提高产品性能质量，实现大尺寸薄壁5A06铝合金壳体低成本高效率批量制造的目标。量制造的目标。量制造的目标。

【技术实现步骤摘要】
一种大尺寸薄壁曲母线5A06铝合金壳体制造方法


[0001]本专利技术主要涉及大尺寸薄壁铝合金部件成型工艺
，尤其涉及一种具有曲母线外形的大尺寸薄壁5A06铝合金壳体的制造方法。

技术介绍

[0002]5A06铝合金时Al
‑
Mg系防锈铝合金，具有耐蚀性好、强度高、焊接性能好等特点，多用于具有轻量化和耐蚀要求的结构件，是航空、航天、兵器、船舶等工业领域的理想材料，尤其适合具有一定强度的大尺寸薄壁结构件，如发动机外壳，飞机油箱，卫星裙摆等。对于结构复杂的薄壁铝合金结构件，目前常用的制造方法主要有熔炼铸造、3D打印和旋压工艺。熔炼铸造作为传统制造工艺，技术成熟，工艺稳定，但是存在材料利用率低，加工费用高，周期长的缺点；3D打印技术是近些年发展起来的制造工艺，对大尺寸复杂构件具有显著的优势，能够制备出满足具有复杂外形的构件，适合样件制造，但是对于批量生产，其加工周期长，生产成本高。旋压工艺是一体化近净成型工艺，具有材料利用率高、成型精度高、成本低等优势，适合具有曲母线外形的薄壁件批量生产。
[0003]专利申请CN 112058992 A公开了一种曲母线形变壁厚铝合金半球零件的旋压成形方法，采用板材铣出特定形状，而后旋压而成，材料为1050铝合金。
[0004]专利CN 103009012 B公开了一种中强铝钪合金箱体热成形方法，采用15mm厚5B70合金板材毛坯通过热旋压工艺制备而成。
[0005]专利申请CN 106553026 A公开了一种薄壁曲母线铝合金内衬成型方法，主要通过筒形毛坯在大吨位压机下更换凸模进行多次冲压成型。
[0006]上述专利均针对小尺寸的薄壁铝合金制造且采用旋压方法，对于大尺寸薄壁5A06铝合金如何制造，未见公开资料相关报道。5A06铝合金是变形强化铝合金，O态抗拉强度达到315MPa，且在塑性变形过程中有加工硬化现象，是典型的难变形材料。对于小尺寸小变形量5A06产品板材旋压成型具有一定优势，但对于高度大于等于1米(即1000mm)的大尺寸薄壁件，采用板材直接旋压成型，因变形量大易出现裂纹，进而导致产品成品率低，生产成本高。
[0007]因此，还可继续改进。

技术实现思路

[0008]本专利技术所要解决的技术问题是针对现有技术的现状，提供一种效率高，成本低，成品率高的大尺寸薄壁曲母线5A06铝合金壳体制造方法。
[0009]本专利技术为解决上述技术问题采用的技术方案为：一种大尺寸薄壁曲母线5A06铝合金壳体制造方法，其特征在于：
[0010]以扇形的5A06铝合金板材作为原材料，通过卷板机将板材卷绕成卷筒，采用焊接工艺将卷筒对边焊接成型得到锥形的卷焊筒，随后对卷焊筒进行热处理消除焊接应力，再然后对卷焊筒进行旋压，得到目标尺寸规格的毛坯，最后在旋压机床上对产品外周壁进行
精车机加，进而制造出具有曲母线外形的大尺寸薄壁5A06铝合金壳体，具体制造工序流程如下：
[0011][0012]壳体的尺寸具体是，所述大尺寸薄壁5A06铝合金壳体是指长度≥1000mm，大端直径不小于300mm，壁厚≤5mm，且具有曲母线外形的5A06铝合金产品。
[0013]为了降低卷筒及旋压过程中板材的变形难度，所述板坯下料工序中5A06铝合金板材选用O态板，板坯较最终成品5A06铝合金壳体的壁厚厚15％～20％。
[0014]为了保证卷板机将板材卷成锥筒的圆度，所述卷筒工序中采用卷板机进行卷绕，卷板机中的滚轴用于所述板材卷绕，该滚轴为锥形滚轴、且其外径与需要得到的卷筒内壁筒径适配。
[0015]为了避免出现焊接裂纹，对卷筒进行预热处理，预热温度为100℃。
[0016]为了保证焊缝质量及表面均匀性，所述焊接工序采用TIG焊焊接，焊接过程采用机械手操作，同时设置工装卡具对卷筒进行固定，焊丝牌号为5356，焊接后对焊缝余高打磨。为了后续旋压工序旋轮的稳定，采用钢丝刷对焊缝余高打磨处理，保证焊缝与母材厚度一致，打磨处理可借助手持电动工具。
[0017]为了消除焊接过程产生的热应力，对焊接后筒件进行热处理，热处理温度为320
±
10℃，保温时间4～6h，保温结束随炉冷却。温度过低或时间过短，应力释放不完全；长时间温度过高合金元素偏析严重，后续旋压易出现裂纹。
[0018]为了防止5A06薄壁壳体变形时出现裂纹缺陷，所述旋压工序过程中，采用两把氧
‑
乙炔喷火枪对卷焊筒同步加热，同时采用测温仪进行温度检测，确保旋压过程中卷焊筒温度保持在370
±
20℃。温度超过390℃，材料过热出现晶粒粗大进而导致分层起皮断裂如图3，温度低于350℃产品旋压困难，强制旋压出现轴向裂纹或撕裂现象，如图4。
[0019]为了保证大尺寸5A06薄壁壳体的旋压成品率，所述旋压工序，旋压工艺前对卷焊筒进行预热处理，预热温度380℃。
[0020]为了保证产品的尺寸精度，所述机加工序，旋压后产品不下旋压模具，通过转换刀架将旋轮转换成刀具进行外尺寸精加工。外形尺寸公差可控在0.1mm以下。
[0021]与现有技术相比，本专利技术的优点在于：本专利技术设计大尺寸薄壁曲母线5A06铝合金壳体制造方法，采用板材卷绕后焊接结合旋压精整的方法，与板材直接旋压相比，旋压道次减少70％，有效的解决5A06铝合金因大变形而导致的旋压裂纹问题，又可以提高材料的利用率及生产效率，显著降低成本，具备规模化生产条件，具有重要的经济价值；
[0022]同时，采用该方法制备的壳体力学性能进一步得到提高，抗拉强度达到350MPa以上，具有显著的力学性能优势；
[0023]同时，采用该方法制备产品内尺寸不需要机加，误差不超过0.2mm，外尺寸误差不超过0.1mm，满足尺寸公差要求，具有显著的尺寸精度优势。
附图说明
[0024]图1为本专利技术实施例大尺寸薄壁曲母线壳体的结构示意图；
[0025]图2为卷筒焊接成锥形筒结构示意图；
[0026]图3为旋压续温温度超过390℃出现的层裂产品图；
[0027]图4为旋压续温温度低于350℃出现的撕裂产品图；
[0028]图5为采用本专利技术实施例制备出的最终产品图；
具体实施方式
[0029]以下结合具体实施例对本专利技术作进一步详细阐述。
[0030]实施例1：
[0031]参见图1、2、5，为本专利技术实施例方法采用或得到的材料。以壁厚为3.5mm，长度为1000mm，小端直径200mm，大端直径为360mm的5A06铝合金产品为例。
[0032]首先根据目标产品，确定板材厚度选用4mm，使制得的锥形的卷焊筒小端直径为200mm，高度取为900mm，以小端相切，测量角度为15.85
°
，此处取整，设计角度为16
°
，此时大端直径为496.5mm。将该卷焊筒展开算出扇形面积及尺寸。
[0033]步骤1、板坯下料。以4mm厚O态5A06本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种大尺寸薄壁曲母线5A06铝合金壳体制造方法，其特征在于：以扇形的5A06铝合金板材作为原材料，通过卷板机将板材卷绕成卷筒，采用焊接工艺将卷筒对边焊接成型得到锥形的卷焊筒，随后对卷焊筒进行热处理消除焊接应力，再然后对卷焊筒进行旋压，得到目标尺寸规格的毛坯，最后在旋压机床上对产品外周壁进行精车机加，进而制造出具有曲母线外形的大尺寸薄壁5A06铝合金壳体，具体制造工序流程如下：2.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述大尺寸薄壁5A06铝合金壳体是指长度≥1000mm，大端直径不小于300mm，壁厚≤5mm，且具有曲母线外形的5A06铝合金产品。3.如权利要求1所述方法，其特征在于：所述板坯下料工序中5A06铝合金板材选用O态板，板坯较最终成品5A06铝合金壳体的壁厚厚约15％～20％。4.如权利要求1所述方法，其特征在于：所述卷筒工序中采用卷板机进行卷绕，卷板机中的滚轴用于所述板材卷绕，该滚轴为锥形滚轴、且其外径与需要得到的卷筒内壁筒径适配。5.如权利要求1所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘凯，梁栋，刘桂涛，焦治华，王志威，陈展宏，陈敏，葛文艳，李德林，刘奕彤，
申请(专利权)人：中国兵器科学研究院宁波分院，
类型：发明
国别省市：