生产飞机机翼长桁用型材的方法技术

本发明专利技术涉及一种生产飞机机翼长桁用铝合金型材的方法，其特征在于，所述方法包括：确定铝合金的成分，并依据所确定的铝合金成分来计算原料的用量；熔化并精炼所述原料，以形成熔融铝合金材料；在双喷嘴喷射成形装置中进行喷射成形，以形成坯锭；以及在形成所述坯锭之后，在反向挤压机中对所述坯锭进行反向挤压，以形成铝合金型材。通过本发明专利技术的方法，可以用例如7055铝合金来生产符合飞机机翼长桁要求的型材。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术涉及一种生产飞机机翼长桁用铝合金型材的方法，其特征在于，所述方法包括：确定铝合金的成分，并依据所确定的铝合金成分来计算原料的用量；熔化并精炼所述原料，以形成熔融铝合金材料；在双喷嘴喷射成形装置中进行喷射成形，以形成坯锭；以及在形成所述坯锭之后，在反向挤压机中对所述坯锭进行反向挤压，以形成铝合金型材。通过本专利技术的方法，可以用例如7055铝合金来生产符合飞机机翼长桁要求的型材。【专利说明】
本专利技术涉及一种生产用于飞机机翼长桁的型材的方法，更具体来说，本专利技术涉及用例如7055铝合金之类的铝合金来生产机翼长桁的方法。
技术介绍
机翼长桁是飞机机翼中关键的负荷承载结构件，因此，对选择用来制造机翼长桁的材料有较高的要求，所涉及的指标包括综合力学性能、疲劳性能、抗蚀性能等。7055铝合金是目前变形铝合金中强度最高的合金，因此在许多场合用7055铝合金来生产机翼长桁。而要用来生产机翼长桁，则需要7055铝合金型材具有较大的厚度。7055铝合金的主要特点是，强度高、断裂韧性好、抗疲劳裂纹扩展能力强，且该种合金对晶间破裂和腐蚀都有较好的抵抗能力。目前，用于机翼长桁的型材的生产工艺流程是:首先通过铸造工艺来生产型材的铸锭；然后，通过正向挤压工艺，生产出具有规定形状和规格的型材。但是，对于7055铝合金来说，由于其具有很高的强度，因此在将上述生产工艺应用于7055铝合金时会产生问题。首先，从铸造铝锭的工艺角度来说，由于7055合金含量在已有高强度铝合金中其强度最高，因此在铸造过程会存在缓慢凝固所引起的组织缺陷，容易产生严重的宏观偏析、粗大的晶粒和合金相，开裂倾向严重。因此，7055铝合金的铸造生产难度在所有的铝合金中是最大的。并且，在铸造过程中产生的缺陷会影响后续的成型加工性能和力学性能；其次，从挤压成形工艺角`度来说，在正向挤压时，铸锭和挤压筒之间存在有较大的摩擦力，而这种摩擦力会导致金属流动以及变形不均匀性，从而难以保证产品组织的一致性。同时，铸锭表层在金属变形时剪切变形激烈，容易形成较大的粗晶环。目前，就国内来说，尚未掌握7055铝合金型材的成分控制、熔铸工艺、型材挤压和热处理工艺等各方面的关键技术，按传统生产工艺生产出的型材无法满足应用于飞机机翼长桁的需求。而在国际上，目前只有美国铝业能生产此种铝合金型材。但是，受7055铝合金难以铸造的制约，其产品的成品率和稳定性方面均存在问题。因此，在飞机制造领域中，需要一种改进的生产机翼长桁、尤其是用7055铝合金来生产机翼长桁的方法。
技术实现思路
本专利技术是为了解决现有技术中的上述问题而作出的，其目的在于提供一种，尤其是用7055铝合金来生产该型材，该方法可以减少铸造锭坯的均匀化工序，节约生产时间和成本，并解决正向挤压过程带来的严重粗晶环及力学性能不一致问题，使材料的综合性能达到机翼长桁的技术要求。根据本专利技术的生产飞机机翼长桁用铝合金型材的方法包括如下步骤:a.确定铝合金的成分，并依据所确定的铝合金成分来计算原料的用量；b.熔化并精炼原料，以形成熔融铝合金材料；C.在双喷嘴喷射成形装置中进行喷射成形，以形成坯锭；以及d.在形成坯锭之后，在反向挤压机中对坯锭进行反向挤压，以形成铝合金型材。通过对合金成分的优化以及采用喷射成形工艺来生产铝合金的坯锭，使坯锭的微观组织精细均匀，从而提高型材的综合性能。此外，利用反向挤压技术，可减少材料组织的粗晶环缺陷，提高型材的表面质量，且可提高挤压型材的头、尾力学性能的一致性。较佳地，方法还包括以下步骤中的至少一个:e.在步骤c和步骤d之间，对坯锭进行车削加工和预挤压；f.在步骤d之后，对铝合金型材进行固溶热处理和应力消除；g.在步骤d之后，对铝合金型材进行双级时效处理；以及h.在步骤d之后，对铝合金型材进行矫直。在本专利技术中，经优化的铝合金成分如下:Si≤0.08%，Fe ≤ 0.12%, Cu2.2-2.5%, Mn ≤0.5%, Mgl.8 -2.1%，Cr ≤0.4%, Zn7.8 -8.2%，Ti ≤ 0.06%, Zr0.10 -0.13%，其他杂质合计不大于0.15%，余量为铝。较佳地，双喷嘴喷射成形装置包括:沉积室，沉积室中设置有可旋转和可升降的收集器，收集器具有沉积盘；以及漏包，漏包容纳熔融铝合金材料，并且漏包设置有至少一个喷嘴；其中，至少一个喷嘴向收集器的沉积盘喷射熔融铝合金材料，熔融铝合金材料在沉积盘上凝固，并且，在喷射的同时，收集器旋转并下降，从而在收集器的沉积盘上形成坯锭。在反向挤压的过程中，挤压机的挤压筒温度为380-420°C，且反向挤压速度为3-5mm/分钟。喷射成形过程中，可以包括如下参数中的至少一个:熔融铝合金材料的喷射温度在685-710°C的范围内，漏包液位高度控制在200-540mm，喷嘴口的直径可以为5-IOmm,喷嘴的喷射高度为350-700mm，收集器的沉积盘的旋转速度为35-200rpm，收集器的下降速度为10-60mm/min，喷嘴的摆动角度可为4-10°，而其摆动频率为2-20HZ，以及所喷出的铝合金的雾化压力为0.5-1.5MPa。较佳地，所述固溶热处理包括:用时2小时，将型材坯料从室温升至400-460°C，此后保温0.5小时；接着，用时0.5小时，将型材坯料温度升至460-480°C，并在此温度下保温I小时；然后，对型材坯料进行水冷淬火；最后，将坯料的入水前温度控制在460-4800C，淬火水温40-45°C，淬火时间0.5小时。较佳地，双级时效处理包括:用时1.5小时，使型材从室温升温至110-130°C，在此温度下保温6小时；接着，用时I小时，使型材温升至150-170°C，并在此温度下保温6.5小时。在保温结束之后，将型材冷却至室温。通过固溶热处理、双级时效处理以及对预拉伸的优化，可有效消除材料应力，提高材料的抗蚀性能。【专利附图】【附图说明】图1示出了本专利技术的中用于形成铝合金坯锭的双喷嘴喷射成形装置。图2A示出了喷射成形所形成的坯锭的微观组织结构。图2B示出了铸造工艺所形成的坯锭的微观组织结构。图3A和3B分别示出了两种反向挤压机及其挤压过程中坯锭材料流向的示意图。图4A是反向挤压所生成的型材的断口低倍组织照片。 图4B是正向挤压所生成的型材的断口低倍组织照片。【具体实施方式】下面，对本专利技术的优选实施方式进行具体说明。应理解的是，相关领域中的技术人员可以对所公开的实施方式中的细节作各种等效变换，而这些等效变换同样在本专利技术所要求的保护范围之内。下面，对本专利技术的生产飞机机翼长桁型材的方法进行具体描述。<原料熔炼>首先，根据铝合金成分优化调整方案计算铝锭、中间合金、纯金属合金的用量，在例如中频炉等的熔炉中对原料进行熔炼。其中，铝合金成分的计算是依据7055铝合金成分的数据进行计算的。本专利技术中所采用的7055铝合金成分具体如下:Si <0.08%，Fe ≥ 0.12%, Cu2.2 -2.5%，Mn ≥ 0.5%, Mgl.8 -2.1 %，Cr ≥ 0.4%，Ζη7.8 -8.2%，Ti ≤ 0.06%,Zr0.10-0.13%，其他杂质合计不大于0.15%，余量为铝。此处关于铝合金成分的百分比是指重量百分比。在确定了各种原料的用本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种生产飞机机翼长桁用铝合金型材的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：a.确定铝合金的成分，并依据所确定的铝合金成分来计算原料的用量；b.熔化并精炼所述原料，以形成熔融铝合金材料；c.在双喷嘴喷射成形装置中进行喷射成形，以形成坯锭；以及d.在形成所述坯锭之后，在反向挤压机中对所述坯锭进行反向挤压，以形成铝合金型材。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：滕奎，张豪，段瑞芬，章骏，李红萍，张捷，范曦，冯永平，
申请(专利权)人：中国商用飞机有限责任公司，中国商用飞机有限责任公司上海飞机设计研究院，
类型：发明
国别省市：