一种大径厚比铝合金内筋筒段高性能成形方法技术

本发明专利技术公开了一种大径厚比铝合金内筋筒段高性能成形方法；包括退火态可热处理铝合金筒坯

【技术实现步骤摘要】
一种大径厚比铝合金内筋筒段高性能成形方法


[0001]本专利技术涉及一种金属成形领域的技术，具体涉及一种大径厚比铝合金内筋筒段高性能成形方法。

技术介绍

[0002]贮箱筒段是运载火箭的核心部件，其制造质量决定着火箭运载系数等整体性能。目前，贮箱筒段采用分片拼焊制造，导致结构偏重、制造效率低、材料利用率低，无法满足火箭贮箱高性能、短周期、轻量化研制需求。近年来，国内外均着力发展贮箱筒段整体化制造技术。目前，CN202111172468公开了一种激光辅助固溶温旋成形方法及带交叉筋筒段，其加工基本流程为：筒坯外侧抱箍+固溶处理+火焰+激光组合加热旋压+旋压筒段内外同时模具固定后人工时效。该方法存在如下主要问题：1)筒坯固溶后热旋压，铝合金加热温度不能高于180℃，筒坯未充分软化导致旋压载荷大，铝合金难以压入模具筋槽内；2)旋压过程是火焰+激光组合加热，筒坯被全局加热成形，铝合金筒坯刚性变弱，明显扩大了筒坯
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钢模间隙，导致内筋填充高度显著降低；3)利用模具和外侧抱箍进行旋压后筒段固定，旋压残余应力没有消除，导致力学性能一致性差。
[0003]综上所述，针对现有大径厚比交叉筋铝合金筒段制造技术(CN202111172468)存在的交叉筋填充能力差和筒段力学性能不均匀问题，提出一种能够实现大径厚比可热处理铝合金内筋筒段高性能成形方法，对运载火箭贮箱铝合金筒段高性能短流程成形十分必要，是实现航天装备结构高性能轻量化的主要技术途径。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种大径厚比铝合金内筋筒段高性能成形方法，是一种可以用于大径厚比可热处理铝合金内筋筒段的高性能成形方法；采用局部热旋压、固溶淬火、胀形时效等复合工序，实现大径厚比可热处理铝合金薄壁网格筋筒段精确成形加工。
[0005]本专利技术涉及一种大径厚比可热处理铝合金内筋筒段高性能成形方法，主要通过以下技术方案实现，主要工艺过程包括：退火态筒坯的局部热旋压
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胀形时效工艺。具体工艺过程如下：
[0006]所述的退火态筒坯局部热旋压
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胀形时效工艺过程，主要流程为退火态可热处理铝合金筒坯
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局部加热旋压
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固溶处理
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内撑胀形人工时效。局部加热旋压是将退火态可热处理铝合金筒坯安装在带筋槽的芯模上，利用局部热源在旋轮作用点前方加热至指定变形温度并同时进行旋压，旋压过程中局部热源加热与旋轮压制保持同步运动，通过旋轮作用区的局部热场不仅充分软化铝合金和降低旋轮载荷，而且通过发生动态再结晶细化了筒坯晶粒；而在筒坯未变形区(旋轮尚未到达区域)处于低温态，使未变形区铝合金筒坯保持大结构刚性而未明显内径膨胀，保障了旋压成筋的稳定性。预胀形人工时效是将固溶处理获得的旋压带筋铝合金筒坯借助内撑模具预先胀形一定变形量，放入热处理炉中时效处理，消除残余应力，校正淬火筒段尺寸精度，提升力学性能均匀性，获得精确高性能带筋铝合金
筒段。该工艺适合旋压加工大径厚比可热处理铝合金带筋筒段。
[0007]具体的，本专利技术的目的是通过以下技术方案来实现的：
[0008]本专利技术涉及一种大径厚比铝合金内筋筒段高性能成形方法，包括局部加热旋压、固溶处理和内撑胀形人工时效工序。
[0009]作为本专利技术的一个实施方案，所述局部加热旋压是利用局部热源在旋轮作用点前方加热至指定变形温度并同时进行旋压，旋压过程中局部热源加热与旋轮压制保持同步运动。
[0010]作为本专利技术的一个实施方案，所述铝合金内筋筒段的径厚比为283:1～425:1。
[0011]作为本专利技术的一个实施方案，所述方法包括如下步骤：
[0012]A1、局部加热旋压：将铝合金筒坯安装在带筋槽的芯模上，局部加热旋压进行旋压成筋；冷却至室温；
[0013]A2、固溶处理：将获得的旋压带筋铝合金筒坯进行固溶处理；淬火至室温，获得过饱和旋压带筋铝合金筒坯；
[0014]A3、内撑胀形人工时效：所述旋压带筋铝合金筒坯借助内撑预先胀形一定变形量，进行人工时效处理，获得精确高性能带筋铝合金筒段。
[0015]作为本专利技术的一个实施方案，所述铝合金筒坯为退火态可热处理铝合金筒坯。
[0016]作为本专利技术的一个实施方案，所述铝合金内筋筒段包括网格筋铝合金筒段。所述局部加热旋压的加热方式包括感应局部加热。
[0017]作为本专利技术的一个实施方案，局部加热旋压的温度为250
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350℃。在一些实施示例中，局部加热旋压的温度为300℃。
[0018]作为本专利技术的一个实施方案，固溶温度为490
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540℃，升温速度为8
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12℃/min，固溶时间为40/i/
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60/i/。在一些实施示例中，固溶温度为535℃，升温速度为10℃/mi/。
[0019]作为本专利技术的一个实施方案，人工时效温度为160
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200℃，时间为12h
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18h。在一些实施示例中，人工时效温度为180℃。
[0020]优选地，步骤A3中，预先胀形的胀形量控制在2％
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5％。
[0021]与现有技术相比，本专利技术具有如下有益效果：
[0022]1、本专利技术实现大直径带筋铝合金筒段整体化精确成形，对比传统的等温旋压成形工艺，有如下优势：
[0023]1)本方法的退火态铝合金加热温度高，局部热旋压筒坯内径膨胀小，可以实现大径厚比铝合金筒段旋压内筋高填充率成形；
[0024]2)通过内撑预胀形不仅消除淬火筒坯内应力，而且使筒坯内外表面处于单一周向拉应力状态，时效后筒坯尺寸精度，力学性能均匀性。
[0025]2、相对于筒坯固溶处理+激光辅助旋压+人工时效工序，本专利技术具有如下优势：
[0026]1)本专利技术为旋压后筒段做固溶处理，这种顺序不同导致旋压加热温度可到350℃，材料软化更充分，内筋填充好；
[0027]2)相对于等温旋压，本专利技术采用局部加热；等温成形，筒段全部被加热，坯料
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模具间隙被扩大，内筋填充高度低；本专利技术采用局部加热，筒段未变形区不是全局加热，只有旋轮附近被加热，其他冷态筒段刚度大可以抑制扩径；
[0028]3)旋压件内外固定后人工时效，此时筒段旋压件没有预应力存在；本专利技术是旋压
件时效前内部装上内撑模具，并在筒段周向施加一定变形量，产生周向预应力，力学性能好。
附图说明
[0029]通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本专利技术的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
[0030]图1为本专利技术所述的网格筋铝合金筒段图；
[0031]图2为本专利技术的工艺路线示意图，即退火态筒坯局部热旋压
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胀形时效工艺路线；
[0032]图3为本专利技术的局部热旋压原理示意图，图3(a)是筒坯，图3(b)是旋压前局部加热状态；图3(c本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种大径厚比铝合金内筋筒段高性能成形方法，其特征在于，包括局部加热旋压、固溶处理和内撑胀形人工时效工序。2.根据权利要求1所述的大径厚比铝合金内筋筒段高性能成形方法，其特征在于，所述铝合金内筋筒段的径厚比为283:1～425:1。3.根据权利要求1所述的大径厚比铝合金内筋筒段高性能成形方法，其特征在于，所述局部加热旋压是利用局部热源在旋轮作用点前方加热至指定变形温度并同时进行旋压，旋压过程中局部热源加热与旋轮压制保持同步运动。4.根据权利要求1所述的大径厚比铝合金内筋筒段高性能成形方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：A1、局部加热旋压：将铝合金筒坯安装在带筋槽的芯模上，局部加热旋压进行旋压成筋；冷却至室温；A2、固溶处理：将获得的旋压带筋铝合金筒坯进行固溶处理；淬火至室温，获得过饱和旋压带筋铝合金筒坯；A3、内撑胀形人工时效：所述旋压带筋铝合金筒坯借助内撑预先胀形一定变形量，进行人工时效处理，获得精确高性能带筋铝合金筒段。5.根据权利要求4所述的大径厚比铝合金内筋筒段高性能成形方法，其特征在于，步骤A1中，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：于忠奇，宋若存，孟烨晖，赵亦希，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：