【技术实现步骤摘要】
本申请涉及飞机制造领域的一种钣金件制造技术，具体是一种提高飞机环形唇口航向疲劳性能的制作方法，尤其适用于硬铝合金环形唇口沿边缘四周的航向抗破裂性能整体提升。
技术介绍
1、公知金属板材存在各向异性，其优点是板料沿纤维方向的抗拉强度、延伸率指标明显优于垂直于纤维方向；其缺点是沿纤维方向抗破裂性能明显低于垂直于纤维方向。目前发动机唇口都是通过边缘区铆接装配，工作时高速气流作用唇口在铆接区产生高频持续振动；唇口的铆装孔是航向裂纹萌生、扩展的首要源头，因此提高铆接区边缘航向抗剪破裂疲劳持久性，可以明显提高飞唇口服役寿命。目前为了实现产品结构轻量化，针对产品抗剪疲劳性能不足问题，通常采取的措施主要三种：一是在抗剪疲劳薄弱区安装加强垫板；二是制造变壁厚产品，增加抗剪疲劳薄弱区厚度；三是成形时调整板料纤维方向与已知疲劳薄弱区裂纹扩展方向垂直。措施一与措施二不仅导致重量增加，而且增加了装配工作量，尤其是弱刚性薄壁件铣切厚度变形很大。措施三成形时调整板料纤维方向其实质是将抗剪疲劳薄弱区转移到其他区域。
2、为了解决现有分体唇口装配精度差，寿命低等方面缺陷，国内专利公开号cn110434216a、cn110899501a、cn114160700a等均公开了发动机唇口整体成形方法。上述现有技术其实质均是围绕如何实现整体成形、降低减薄率、提高壁厚均匀性方面。其共性缺陷是拉深成形时唇口侧壁受径向拉应力与切向压缩应力共同作用下产生了明显沿航向的纤维组织，尤其在原材料顺纤维方向对应外侧壁铆接区沿航向纤维程度最高。通过形变过程减少铆接区沿航向纤维比
技术实现思路
1、为了克服现有技术制造的环形唇口受原材料各向异性限制，环形唇口铆接区沿边缘四周的航向抗破裂性能无法整体提升的重大缺陷，本申请的目的在于提供一种提高飞机环形唇口航向疲劳性能的制作方法，利用硬铝合金形变与热处理交错促进作用，使环形唇口铆接区形成环向晶粒、保留环向形变强化组织、增加强化相数量，达到航向抗剪破裂性能整体明显提升目的。
2、一种提高飞机环形唇口航向疲劳性能的制作方法，所述的环形唇口是一个包含环形内侧壁与外侧壁的深槽壳体结构，该环形唇口内侧壁与外侧壁截面为抛物线，抛物线截面两端为容易形成航向裂纹的环形铆接区，其特征包含以下内容：1)常温下将原材料进行冷作硬化，使原材料纤维晶粒破啐；2)将冷作硬化后原材料进行再结晶热处理，使原材料纤维方向的等轴晶粒增加；3)将再结晶热处理后原材料进行拉深成形为半成品，该半成品的环形内侧壁和外侧壁的端头分别含有环形铆接区及环形余量，在半成品环形内侧壁和外侧壁的环形铆接区及环形余量上含有航向椭圆晶粒；4)对半成品局部冷作硬化，将环形余量区部分材料挤压流向环形铆接区，使环形铆接区航向晶粒沿环向被压扁；5)将局部冷作硬化后半成品先进行阶梯温度加热处理，再进行冷却处理，使半成品环形铆接区晶粒形成更细铝基过饱和固溶体；6)对冷却处理后半成品进行常温环向胀形，使环形铆接区更多晶粒环向受拉力，增加环向晶粒比率及长度；7)将环向胀形后半成品清洗干燥后，置于冰箱进行低温冷藏；8)先将低温冷藏后半成品进行热厚向挤压整形保温，再切割半成品的环形余量即可。
3、进一步地，在步骤1)中，所述原材料冷作硬化时，先将原材料双面覆盖软质保护膜，再将原材料沿纤维方向牵引通过设有多组相互咬合凸筋、凹槽的模具。
4、进一步地，在步骤2)中，所述原材料再结晶热处理时，先去除原材料双面软质保护膜，将原材料卷曲为圆筒状后在300±20℃温度环境下预热；再将预热后原材料置于加热炉内，在410±10℃环境保温60±10分钟，加热炉内的加热介质流动方向与原材料卷曲的圆筒轴心一致。
5、进一步地，在步骤3)中，所述半成品拉深成形时，沿原材料纤维方向摩擦阻力小于垂直纤维方向摩擦阻力，拉深半成品的环形内侧壁和外侧壁端头直径均小于环形唇口对应位置的理论内、外侧壁直径。
6、进一步地，在步骤4)中，所述半成品局部冷作硬化时，采用滚轮滚压半成品环形余量区，将环形余量区材料转移到环形铆接区，使环形铆接区壁厚增加。
7、进一步地，在步骤5)中,所述半成品加热处理时，先将半成品在410±10℃环境保温60±10分钟，再将保温半成品转移到494±5℃环境保温20±5分钟；所述半成品冷却处理时，先将半成品从494±5℃环境温度下转移到室温水中急冷2-4分钟，再将急冷后半成品转移到60±10℃温水环境中缓冷。
8、进一步地，在步骤6)中，所述半成品在材料处于热处理孕育期内进行环向胀形，环向胀形时，先在半成品环形铆接区及下部的槽腔内填充固态粉末，再在固态粉末上部用软质金属密封。
9、进一步地，在步骤7)中,所述半成品冷藏环境温度低于-16℃，冷藏时长1-3天。
10、进一步地，在步骤8)中，所述半成品热厚向挤压整形保温时，加热温度190±10℃，保温时长30-60分钟。
11、本申请有益效果是：
12、1)本申请采用定向冷作硬化与再结晶热处理方法，具有冷硬化强度大、效率高、冷硬化效果均匀等优点，再结晶处理后晶粒细化既可提高材料成形性，又可明显降低原材料各向异性。
13、2)本申请采用变阻力拉深方法，又利于提高拉深半成品铆接区航向椭圆晶粒分布均匀性，可降低拉深形变对半成品铆接区各向异性的影响。
14、3)本申请对唇口铆接区局部增厚冷作硬化结合阶梯温度加热、淬火孕育期环向形变方法，既利于热处理细化晶粒提高材料强度及塑性，又利于通过形变增加环向晶粒比率。
15、4)本申请采用内压柔性支撑环向胀形方法，既可避免环向胀形时半成品内、外侧壁畸变，利于加大半成品拉深后边缘铆接区环向胀形变形量，增加环向细长晶粒比率。
16、5)本申请采用淬火孕育期环向形变、冷藏、热挤压整形、保温方法，通过形变促进晶粒间位错密度及空位增加，通过形变与冷藏使材料积蓄强化相析出弹性势能，利于加热激活析出更多、更细强化相。
17、因此本申请制备的环形唇口在铆接区既可形成环向晶粒，又可细化铝基及强化相晶粒，同时使环向形变强化组织完全保留，使得环形唇口铆接区航向抗剪破裂性能整体明显提升。
18、下面结合附图和实施例对本申请进一步说明。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种提高飞机环形唇口航向疲劳性能的制作方法，所述的环形唇口是一个包含环形内侧壁与外侧壁的深槽壳体结构，该环形唇口内侧壁与外侧壁截面为抛物线，抛物线截面两端为环形铆接区，其特征包含以下内容：1)常温下将原材料进行冷作硬化，使原材料纤维晶粒破啐；2)将冷作硬化后原材料进行再结晶热处理，使原材料纤维方向的等轴晶粒增加；3)将再结晶热处理后原材料进行拉深成形为半成品，该半成品的环形内侧壁和外侧壁的端头分别含有环形铆接区及环形余量，在半成品环形内侧壁和外侧壁的环形铆接区及环形余量上含有航向椭圆晶粒；4)对半成品局部冷作硬化，将环形余量区部分材料挤压流向环形铆接区，使环形铆接区航向晶粒沿环向被压扁；5)将局部冷作硬化后半成品先进行阶梯温度加热处理，再进行冷却处理，使半成品环形铆接区晶粒形成更细铝基过饱和固溶体；6)对冷却处理后半成品进行常温环向胀形，使环形铆接区更多晶粒环向受拉力，增加环向晶粒比率及长度；7)将环向胀形后半成品清洗干燥后，置于冰箱进行低温冷藏；8)先将低温冷藏后半成品进行热厚向挤压整形保温，再切割半成品的环形余量即可。
2.如权利要求1所述提高飞机环形唇口航向
3.如权利要求1所述提高飞机环形唇口航向疲劳性能的制作方法，其特征在于，在步骤2)中，所述原材料再结晶热处理时，先去除原材料双面软质保护膜，将原材料卷曲为圆筒状后在300±20℃温度环境下预热；再将预热后原材料置于加热炉内，在410±10℃环境保温60±10分钟，加热炉内的加热介质流动方向与原材料卷曲的圆筒轴心一致。
4.如权利要求1所述提高飞机环形唇口航向疲劳性能的制作方法，其特征在于，在步骤3)中，所述半成品拉深成形时，沿原材料纤维方向摩擦阻力小于垂直纤维方向摩擦阻力，拉深半成品的环形内侧壁和外侧壁端头直径均小于环形唇口对应位置的理论内、外侧壁直径。
5.如权利要求1所述提高飞机环形唇口航向疲劳性能的制作方法，其特征在于，在步骤4)中，所述半成品局部冷作硬化时，采用滚轮滚压半成品环形余量区，将环形余量区材料转移到环形铆接区，使环形铆接区壁厚增加。
6.如权利要求1所述提高飞机环形唇口航向疲劳性能的制作方法，其特征在于，在步骤5)中,所述半成品加热处理时，先将半成品在410±10℃环境保温60±10分钟，再将保温半成品转移到494±5℃环境保温20±5分钟；所述半成品冷却处理时，先将半成品从494±5℃环境温度下转移到室温水中急冷2-4分钟，再将急冷后半成品转移到60±10℃温水环境中缓冷。
7.如权利要求1所述提高飞机环形唇口航向疲劳性能的制作方法，其特征在于，在步骤6)中，所述半成品在材料处于热处理孕育期内进行环向胀形，环向胀形时，先在半成品环形铆接区及下部的槽腔内填充固态粉末，再在固态粉末上部用软质金属密封。
8.如权利要求1所述提高飞机环形唇口航向疲劳性能的制作方法，其特征在于，在步骤7)中,所述半成品冷藏环境温度低于-16℃，冷藏时长1-3天。
9.如权利要求1所述提高飞机环形唇口航向疲劳性能的制作方法，其特征在于，在步骤8)中,所述半成品热厚向挤压整形保温时，加热温度190±10℃，保温时长30-60分钟。
...【技术特征摘要】
1.一种提高飞机环形唇口航向疲劳性能的制作方法，所述的环形唇口是一个包含环形内侧壁与外侧壁的深槽壳体结构，该环形唇口内侧壁与外侧壁截面为抛物线，抛物线截面两端为环形铆接区，其特征包含以下内容：1)常温下将原材料进行冷作硬化，使原材料纤维晶粒破啐；2)将冷作硬化后原材料进行再结晶热处理，使原材料纤维方向的等轴晶粒增加；3)将再结晶热处理后原材料进行拉深成形为半成品，该半成品的环形内侧壁和外侧壁的端头分别含有环形铆接区及环形余量，在半成品环形内侧壁和外侧壁的环形铆接区及环形余量上含有航向椭圆晶粒；4)对半成品局部冷作硬化，将环形余量区部分材料挤压流向环形铆接区，使环形铆接区航向晶粒沿环向被压扁；5)将局部冷作硬化后半成品先进行阶梯温度加热处理，再进行冷却处理，使半成品环形铆接区晶粒形成更细铝基过饱和固溶体；6)对冷却处理后半成品进行常温环向胀形，使环形铆接区更多晶粒环向受拉力，增加环向晶粒比率及长度；7)将环向胀形后半成品清洗干燥后，置于冰箱进行低温冷藏；8)先将低温冷藏后半成品进行热厚向挤压整形保温，再切割半成品的环形余量即可。
2.如权利要求1所述提高飞机环形唇口航向疲劳性能的制作方法，其特征在于，在步骤1)中，所述原材料冷作硬化时，先将原材料双面覆盖软质保护膜，再将原材料沿纤维方向牵引通过设有多组相互咬合凸筋、凹槽的模具。
3.如权利要求1所述提高飞机环形唇口航向疲劳性能的制作方法，其特征在于，在步骤2)中，所述原材料再结晶热处理时，先去除原材料双面软质保护膜，将原材料卷曲为圆筒状后在300±20℃温度环境下预热；再将预热后原材料置于加热炉内，在410±10℃环境保温60±10分钟，加热炉内的加...
【专利技术属性】
技术研发人员：倪兴屹，王永兴，归春峰，李轩，孟文博，
申请(专利权)人：中航西安飞机工业集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。