一种超大规格薄壁件蠕变成型预变形方法技术

本发明专利技术提供了一种超大规格薄壁件蠕变成型预变形方法，包括：将零件放置在模具中进行真空密封，然后进行加压，使零件发生塑性变形。本发明专利技术提供了一种超大规格薄壁件蠕变成型预变形方法，可在平板状态下对板材施加渐进式压力，利用大气压对板材施加压力，不仅受力面积均匀，而且可通过改变气压大小，调节压力值，产品在弹性变形下逐步转变为塑性变形，变形均匀，因受到模具的限制，变形曲率不会超过产品最终曲率。最终曲率。

【技术实现步骤摘要】
一种超大规格薄壁件蠕变成型预变形方法


[0001]本专利技术属于超大规格薄壁件
，尤其涉及一种超大规格薄壁件蠕变成型预变形方法。

技术介绍

[0002]随着运载火箭运载能力的不断提高，火箭结构正向着大型化、轻量化、系列化、组合化方向发展。大型结构件制造技术是发展重型火箭的关键技术之一，大型结构件所带来成型、焊接、装备技术的挑战，结合先进轻质材料，先进制造技术，共同推动着结构轻质、高效目标的实现。
[0003]火箭大型薄壁件主要包括贮箱壁板、贮箱箱底、瓜瓣、顶盖等，结构规格大、尺寸厚，成型后力学性能和尺寸精度要求高。大尺寸贮箱壁板为圆柱型面，一般为薄壁蒙皮带T型加强纵筋、三角形或四边形网格，其结构不均匀。传统网格壁板成形方式为卷板成形，目前，国内外已开展填充滚弯工艺研究，但滚弯填充材料的选择及成形工艺参数不稳定，需长周期的实验确认。滚弯过程中极易在蒙皮与加强筋交界处产生应力集中，且通过将非均匀网格数铣锥底瓜瓣分区滚弯发现，非均匀网格区与焊接区的薄厚交界处存在突变，出现反向变形，相互制约，圆弧弧度间隙和网格直线度控制效果差。为解决壁板开裂和精度差等问题，波音公司土星5火箭一级S
‑
1C贮箱采用了蠕变时效成形的方法，在平板状态进行机械加工，按时效热处理参数进行蠕变成形。
[0004]箱底大尺寸曲面瓜瓣零件尺寸及厚度大，椭球复杂型面。美国在其研制期间，对喷丸成形、爆炸成形、拉深成形等成形工艺进行了调查和实验，直至开发出拉形工艺，将2219瓜瓣在T3状态下平板下料并拉形成形，再时效到T8状态，实现了大尺寸双曲率铝合金型面成形突破。但拉形成形对设备要求高，刚性大的材料成形困难，材料在拉深过程中容易起皱和拉裂，且须在成形后进行网格的铣切。
[0005]目前，航天用薄壁件主要通过冲压、卷板等技术实现。一方面，该技术受制于设备能力，薄壁件成型规格取决于设备吨位的大小。另一方面，冷成型不仅会增加产品机械残余应力，且产品裂纹缺陷敏感性大，尤其是高筋壁板产品，筋条高，厚度保，蒙皮保，卷板弯曲以在筋条根部产生裂纹缺陷。

技术实现思路

[0006]有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种超大规格薄壁件蠕变成型预变形方法，本专利技术提供的方法能够防止构件开裂，不会发生过弯现象。
[0007]本专利技术提供了一种超大规格薄壁件蠕变成型预变形方法，包括：
[0008]将零件放置在模具中进行真空密封，然后进行加压，使零件发生塑性变形。
[0009]优选的，所述零件为平板，所述平板的尺寸为70～80mm，蒙皮厚度为8～12mm，筋条高度为60～70mm，筋条宽度为8～12mm。
[0010]优选的，所述模具的曲率半径为2000～3000mm。
[0011]优选的，所述模具表面四周边沿位置粘贴高温胶，在模具转角处，将高温胶贴成圆弧状。
[0012]优选的，所述零件放置在模具中之前还包括：
[0013]采用透气毡由上而下将零件包裹，使用压敏胶带粘贴固定，透气毡紧绷。
[0014]优选的，所述真空密封过程中抽真空的压力为800～1200KPa。
[0015]优选的，所述压力为5000～7000KPa，保压时间为3～5小时，。
[0016]优选的，所述真空密封采用真空袋，从模具长边一侧向另一侧打袋，根据真空袋受力特点确定搭桥数量、位置和桥高，模具侧边搭桥数定为3～5个，两端部4～8个，每个角1个。
[0017]优选的，所述搭桥位置为模具四角处、模具拐角处、圆弧面3/4位置处、模具端部。
[0018]优选的，所述模具四角处的桥高为80～120mm；
[0019]所述模具拐角处的桥高为80～120mm；
[0020]所述圆弧面3/4位置处的桥高为130～170mm；
[0021]所述模具端部的桥高为220～260mm。
[0022]本专利技术通过研究发现，从材料显微组织和成形机理出发是解决网格类产品成形、成性的有效措施之一。蠕变时效成形技术，利用热/力耦合能场作用下铝合金微观组织和内应力演化规律，将材料的蠕变变形和时效强化同步进行，具有变形均匀、残余应力低、成形精度高、尺寸稳定、性能均匀以及可重复性好等优点。蠕变时效技术成型过程以低于屈服强度的应力加载构件，降低了裂纹的发生率，同时也为结构的轻量化设计提供条件，在成型整体带筋壁板和变厚度大曲率复杂外形结构件方面有着较大优势，在我国航空、航天及大型军用运输装置项目的研制中有着广泛应用。
[0023]蠕变时效过程分为三阶段：加载贴膜阶段、应力松弛阶段和卸载回弹阶段。其中，为保证零件与模具贴合间隙小，传统工艺中，无论单曲率壁板或双曲率瓜瓣产品均需利用卷板机进行预弯变形。该预弯方式不仅依靠卷板机设备，且弯曲曲率不易控制，塑性变形不精确，超大规格、高筋壁板无法实现。而且卷板弯曲后，壁板由弹性变形直接转变为强塑性变形，位错堆积严重，应力集中，容易产生裂纹缺陷。
[0024]本专利技术提供了一种超大规格薄壁件蠕变成型预变形方法，可在平板状态下对板材施加渐进式压力，利用大气压对板材施加压力，不仅受力面积均匀，而且可通过改变气压大小，调节压力值，产品在弹性变形下逐步转变为塑性变形，变形均匀。因受到模具的限制，变形曲率不会超过产品最终曲率。
附图说明
[0025]图1为本专利技术实施例中大规格薄壁件结构示意图；
[0026]图2为本专利技术实施例中模具结构示意图。
具体实施方式
[0027]下面将对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本专利技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范
围。
[0028]本专利技术提供了一种超大规格薄壁件蠕变成型预变形方法，包括：
[0029]将零件放置在模具中进行真空密封，然后进行加压，使零件发生塑性变形。
[0030]在本专利技术中，所述零件优选为超大规格薄壁件，更优选为高筋壁板，如航天用大规格贮箱壁板，其结构尺寸优选如图1所示，优选在平板状态下通过三轴龙门铣床设备进行网格加工。在本专利技术中，所述零件的制备方法优选包括：
[0031]将平板的一面进行整板飞面，为消除机械加工的残余应力，对反面进行整板飞面后机加网格。
[0032]在本专利技术中，所述平板原材料的厚度尺寸优选为70～80mm，更优选为73～77mm，最优选为75mm。在本专利技术中，所述机加网格后蒙皮厚度优选为8～12mm，更优选为10mm；筋条高度优选为60～70mm，更优选为63～67mm，最优选为65mm；筋条宽度优选为8～12mm，更优选为10mm。
[0033]在本专利技术中，所述模具的结构示意图优选如图2所示。在本专利技术中，所述模具的曲率半径优选为2000～3000mm，更优选为2300～2700mm，最优选为2500mm；所述模具优选定位于轨道车中间，左右对称。在本专利技术中，优选清洗本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种超大规格薄壁件蠕变成型预变形方法，包括：将零件放置在模具中进行真空密封，然后进行加压，使零件发生塑性变形。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述零件为平板，所述平板的尺寸为70～80mm，蒙皮厚度为8～12mm，筋条高度为60～70mm，筋条宽度为8～12mm。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述模具的曲率半径为2000～3000mm。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述模具表面四周边沿位置粘贴高温胶，在模具转角处，将高温胶贴成圆弧状。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述零件放置在模具中之前还包括：采用透气毡由上而下将零件包裹，使用压敏胶带粘贴固定，透气毡紧绷。6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述真空密封过程中抽真...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘强，周亮，盛智勇，张永峰，龙村，王广建，王沙，
申请(专利权)人：湖南中创空天新材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：