【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于有色金属制备的，具体公开了一种带内筋及三维界面结构的铝/镁层状复合壳体的成形方法。
技术介绍
1、镁合金具有密度低、强度高以及优异的电磁屏蔽性能，在电子电工、汽车制造以及国防军工等领域具有广泛的应用前景，但镁合金的耐腐蚀性能较差，一定程度上限制了其应用。相较于镁合金，铝合金具有良好的耐腐蚀性能，以及优异的力学性能，被广泛应用于制造水下装备承压壳等结构件产品。综合考虑镁合金和铝合金的特点，制备铝/镁层状复合壳体构件在高承压轻量化领域具有广泛的应用前景。
2、在铝/镁层状复合壳体的制备过程中，在界面处易产生脆性的金属间化合物，降低界面结合强度，近而影响壳体的综合性能。镁合金属于密排六方晶体结构，室温条件下不易发生塑性变形，易发生开裂，加热过程中易发生氧化，影响镁-铝界面结合以及成形性能，如何获得性能优异的界面是制备铝/镁复合壳体构件亟待解决的问题。
3、为了提高壳体承受外压的能力，通常需要通过焊接的方法在壳体内部加装内筋，焊接加装内筋的过程中容易引起壳体变形，焊接部位力学及耐腐蚀性能降低，影响壳体的整体性能。
技术实现思路
1、本专利技术提供一种带内筋及三维界面结构的铝/镁层状复合壳体的成形方法，克服以下技术问题：
2、1、铝/镁层状复合壳体的制备过程中，镁-铝界面处易生产脆性的金属间化合物，导致界面结合强度降低；
3、2、焊接加装内筋的过程中容易引起壳体变形，焊接部位力学及耐腐蚀性能降低，影响壳体的整体性能。
5、s1，加工镁合金内筒和铝合金外筒
6、将镁合金内筒和铝合金外筒加工至预设尺寸，在镁合金内筒的第一端加工台阶，在铝合金外筒的内表面加工螺纹槽；
7、s2，将镁合金内筒装配到铝合金外筒内，镁合金内筒第一端的台阶压紧铝合金外筒的第一端，组成铝/镁装配体；
8、s3，高能超声辅助铝/镁复合壳体的内旋压成形
9、将步骤s2制备的铝/镁装配体安装在内旋压机上旋压成形，同时进行超声振动；
10、s4，高能超声辅助铝/镁复合壳体的外旋压成形
11、将步骤s3制备的铝/镁复合壳体安装在外旋压机上旋压成形，在铝/镁复合壳体内外同时进行超声振动，外旋压机芯模的表面设置有网格槽。
12、步骤s3中采用的内旋压机包括内旋压机机架、固定架、滑动架、三爪卡盘、内旋压机主轴、内旋压机电机、固定环、超声发生器ⅰ、换能器ⅰ、变幅杆ⅰ、超声工具头和旋压头；固定架和滑动架相对设置，固定架固定安装在内旋压机机架上，滑动架滑动安装在内旋压机机架上；三爪卡盘安装在固定架上；内旋压机主轴安装在滑动架上，与三爪卡盘同轴设置，由内旋压机电机驱动旋转；内旋压机主轴的内部安装有固定环；换能器ⅰ安装在固定环上，与内旋压机主轴同轴设置，输入端与超声发生器ⅰ的输出端连接；变幅杆ⅰ的输入端与换能器ⅰ的输出端连接；超声工具头穿过内旋压机主轴，输入端与变幅杆ⅰ的输出端连接；旋压头包括旋压头内圈和圆柱滚动体ⅰ；旋压头内圈为圆台状结构，中心孔与超声工具头的输出端连接，小端面朝向固定架，大端面朝向滑动架；圆柱滚动体ⅰ环绕在旋压头内圈的外侧，中心轴与旋压头内圈的外壁平行；
13、步骤s3包括：
14、t1，将铝/镁装配体的第二端装夹到三爪卡盘上，使铝/镁装配体的中心线与内旋压机主轴的中心线重合，调整好后进行定位夹紧铝/镁装配体；
15、t2，开启内旋压机，使内旋压机主轴进给，超声工具头带动圆柱滚动体ⅰ对铝/镁装配体进行旋压同时进行超声振动。
16、上述内旋压机中，超声工具头的输出端设置有工具螺纹；旋压头内圈套设在工具螺纹上；旋压头还包括保持架，保持架穿过圆柱滚动体ⅰ，两端分别与旋压头内圈的外壁以及工具螺纹相接；工具螺纹上套设有垫片和锁紧螺母压紧保持架。
17、上述内旋压机还包括内旋压机导轨；内旋压机导轨安装在内旋压机机架上；滑动架安装在内旋压机导轨上；内旋压机由内旋压机电控柜控制。
18、步骤s4中采用的外旋压机包括外旋压机机架、防护罩、外旋压机主轴、外旋压机电机、夹紧定位器、超声发生器ⅱ、换能器ⅱ、变幅杆ⅱ、外旋压机芯模、尾顶顶盖、尾顶、液压缸和旋压组件；防护罩安装在外旋压机机架上；外旋压机主轴、夹紧定位器、换能器ⅱ、变幅杆ⅱ、外旋压机芯模、尾顶顶盖、尾顶、旋压组件均位于防护罩内；外旋压机主轴转动安装在防护罩上，由外旋压机电机驱动旋转；换能器ⅱ通过夹紧定位器安装在外旋压机主轴上，输入端与超声发生器ⅱ的输出端连接；变幅杆ⅱ的输入端与换能器ⅱ的输出端连接；外旋压机芯模的输入端与变幅杆ⅱ的输出端连接；外旋压机主轴、夹紧定位器、换能器ⅱ、变幅杆ⅱ、外旋压机芯模同轴设置；尾顶安装在防护罩上，与外旋压机芯模同轴设置，由液压缸驱动沿轴向运动，输出端安装有尾顶顶盖；旋压组件包括旋轮支撑台、第一旋轮支撑架、第二旋轮支撑架、第三旋轮支撑架、第一旋轮换能器、第二旋轮换能器、第三旋轮换能器、第一旋轮变幅杆、第二旋轮变幅杆、第三旋轮变幅杆、第一旋轮、第二旋轮和第三旋轮；旋轮支撑台滑动安装在外旋压机机架上；第一旋轮支撑架、第二旋轮支撑架、第三旋轮支撑架固定安装在旋轮支撑台上；第一旋轮换能器、第二旋轮换能器、第三旋轮换能器分别安装在第一旋轮支撑架、第二旋轮支撑架、第三旋轮支撑架上，输入端分别与超声发生器ⅱ的输出端连接，输出端分别与第一旋轮变幅杆、第二旋轮变幅杆、第三旋轮变幅杆的输入端连接；第一旋轮、第二旋轮和第三旋轮分别转动安装在第一旋轮变幅杆、第二旋轮变幅杆、第三旋轮变幅杆的输出端上，三个旋轮呈120°分布；
19、步骤s4包括：
20、t1，将步骤s3制备的铝/镁复合壳体套设在外旋压机芯模上，由尾顶顶盖顶紧；
21、t2，开启外旋压机，使外旋压机的三个旋轮沿轴向进给，通过外旋压机芯模和旋轮在铝/镁复合壳体内外同时进行超声振动。
22、上述外旋压机芯模包括模芯以及装配在模芯外的多块分瓣模；多块分瓣模包括窄型分瓣模和宽型分瓣模，窄型分瓣模和宽型分瓣模交错设置；分瓣模的表面设置有网格槽；变幅杆ⅱ的输出端上安装有芯模挡圈，芯模挡圈套设在多块分瓣模外；外旋压机还包括芯模挡盖；芯模挡盖压紧多块分瓣模的输出端，与芯模挡圈配合将分瓣模与模芯连接成整体。
23、上述外旋压机中，旋轮转动安装在旋轮变幅杆上，通过旋轮挡圈和旋轮螺母定位锁紧；旋轮包括旋轮内圈和圆柱滚动体ⅱ；旋轮内圈为圆台状结构，中心孔与旋轮变幅杆的输出端连接，小端面朝向外旋压机主轴，大端面朝向尾顶。
24、上述外旋压机还包括外旋压机导轨和法兰架；外旋压机导轨安装在外旋压机机架上；旋轮支撑台安装在外旋压机导轨上；法兰架与外旋压机主轴同轴设置，输入端与夹紧定位器连接，输出端设置有法兰盘；换能器ⅱ位于法兰架内；变幅杆ⅱ穿过法兰盘；外旋压机由外旋压机电控柜控制。
25、步骤s3本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种带内筋及三维界面结构的铝/镁层状复合壳体的成形方法，其特征在于，包括下述步骤：
2.根据权利要求1所述的带内筋及三维界面结构的铝/镁层状复合壳体的成形方法，其特征在于，步骤S3中采用的内旋压机包括内旋压机机架、固定架、滑动架、三爪卡盘、内旋压机主轴、内旋压机电机、固定环、超声发生器Ⅰ、换能器Ⅰ、变幅杆Ⅰ、超声工具头和旋压头；
3.根据权利要求2所述的带内筋及三维界面结构的铝/镁层状复合壳体的成形方法，其特征在于，所述超声工具头的输出端设置有工具螺纹；
4.根据权利要求3所述的带内筋及三维界面结构的铝/镁层状复合壳体的成形方法，其特征在于，所述内旋压机还包括内旋压机导轨；
5.根据权利要求1-4任一项所述的带内筋及三维界面结构的铝/镁层状复合壳体的成形方法，其特征在于，步骤S4中采用的外旋压机包括外旋压机机架、防护罩、外旋压机主轴、外旋压机电机、夹紧定位器、超声发生器Ⅱ、换能器Ⅱ、变幅杆Ⅱ、外旋压机芯模、尾顶顶盖、尾顶、液压缸和旋压组件；
6.根据权利要求5所述的带内筋及三维界面结构的铝/镁层状复合壳体的成形方法，
7.根据权利要求6所述的带内筋及三维界面结构的铝/镁层状复合壳体的成形方法，其特征在于，旋轮转动安装在旋轮变幅杆上，通过旋轮挡圈和旋轮螺母定位锁紧；
8.根据权利要求7所述的带内筋及三维界面结构的铝/镁层状复合壳体的成形方法，其特征在于，外旋压机还包括外旋压机导轨和法兰架；
9.根据权利要求8所述的带内筋及三维界面结构的铝/镁层状复合壳体的成形方法，其特征在于，步骤S3中，旋压变形量为30％，一道次旋压成形；
10.根据权利要求9所述的带内筋及三维界面结构的铝/镁层状复合壳体的成形方法，其特征在于，步骤S1中，镁合金内筒的加工步骤为：将镁合金内筒装夹在车床上，车削加工外表面，外径为100mm，上偏差为0.05mm，下偏差为0.15mm，在第一端加工台阶，外径为115mm，厚度为4mm；
...【技术特征摘要】
1.一种带内筋及三维界面结构的铝/镁层状复合壳体的成形方法，其特征在于，包括下述步骤：
2.根据权利要求1所述的带内筋及三维界面结构的铝/镁层状复合壳体的成形方法，其特征在于，步骤s3中采用的内旋压机包括内旋压机机架、固定架、滑动架、三爪卡盘、内旋压机主轴、内旋压机电机、固定环、超声发生器ⅰ、换能器ⅰ、变幅杆ⅰ、超声工具头和旋压头；
3.根据权利要求2所述的带内筋及三维界面结构的铝/镁层状复合壳体的成形方法，其特征在于，所述超声工具头的输出端设置有工具螺纹；
4.根据权利要求3所述的带内筋及三维界面结构的铝/镁层状复合壳体的成形方法，其特征在于，所述内旋压机还包括内旋压机导轨；
5.根据权利要求1-4任一项所述的带内筋及三维界面结构的铝/镁层状复合壳体的成形方法，其特征在于，步骤s4中采用的外旋压机包括外旋压机机架、防护罩、外旋压机主轴、外旋压机电机、夹紧定位器、超声发生器ⅱ、换能器ⅱ、变幅杆ⅱ、外旋压机芯模、尾顶顶盖、尾顶、液压缸和旋压组件...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈洪胜，袁珂，聂慧慧，王文先，王悦，李昊霖，
申请(专利权)人：太原理工大学，
类型：发明
国别省市：
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