铝合金板体复合-蠕变时效一体化成形方法技术

本发明专利技术提供了一种铝合金板体复合

【技术实现步骤摘要】
铝合金板体复合
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蠕变时效一体化成形方法


[0001]本专利技术涉及金属成形
，具体地，涉及一种铝合金板体复合
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蠕变时效一体化成形方法。

技术介绍

[0002]带交叉高筋的零件具有强度高、质量轻的优点，广泛应用于航空航天领域。目前带交叉高筋零件的成形方法主要包括铸造成形，铣削，焊接和强力旋压成形三种。铸造工艺可以成形出具有复杂内部筋格结构的薄壁件，但是铸态组织晶粒粗大且致密度低导致铸件力学性能差，难以满足应用需求。铣削的金属材料消耗量大，成本较高，生产效率较低。使用焊接工艺时，构件焊接区域由于焊接热影响往往力学性能较差，强度下降，需要局部加厚补偿而且工艺复杂。旋压或者轧制过程中，坯料单次塑性变形程度大且不均匀。成形件内部组织不均匀，宏观力学性能各向异性明显。特别是旋压工艺成形过程中零件的筋高和筋条形式受限，目前文献报道的旋压成筋高度多局限于3～5mm，远远无法满足零件的设计和性能要求，严重制约了该类高性能零件的设计和使用。而且旋压工艺主要针对回转体零件的成形，无法应用于制造平板类带筋零件。
[0003]公告号为111485185A的文件公开了一种铝合金板体复合
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固溶淬火一体化热成型方法。将铝合金板体在高温固溶阶段将铝合金板体放入热处理炉中，待温度稳定后固溶保温，进行多道次固溶板体成形；然后迅速取出铝合金板体，放入水冷模具中进行快速淬火成形；然后进行人工时效步骤，得到所需的铝合金零件。该成型方法将零件的成形与成性分开进行，难以实现形性一体化。在时效过程中，会引起构件的变形，导致零件的尺寸精度下降。多道次成形下，随应变增大导致加工受限，易出现开裂等问题。

技术实现思路

[0004]针对现有技术中的缺陷，本专利技术的目的是提供一种铝合金板体复合
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蠕变时效一体化成形方法。
[0005]根据本专利技术提供的一种铝合金板体复合
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蠕变时效一体化成形方法，包括如下步骤：
[0006]高温固溶淬火步骤：将铝合金板进行高温固溶淬火；
[0007]蠕变时效成型步骤：将铝合金板转移至热压机中蠕变时效成形；
[0008]分级时效热处理步骤：对蠕变时效的铝合金板进行分级时效热处理。
[0009]优选地，所述铝合金板为2219铝合金或者7系铝合金。
[0010]优选地，对铝合金板进行淬火的方式为水冷淬火。
[0011]优选地，铝合金板为2219铝合金时，高温固溶淬火的固溶温度为535℃，固溶时间为40min。
[0012]优选地，所述铝合金板在相应模具内进行成形，所述模具的内腔尺寸与实际所需零件一致。
[0013]优选地，铝合金板为2219铝合金时的蠕变时效成型中，设置温度为175℃，压力为120MPa，保温保压20h。
[0014]优选地，分级时效和热处理工艺能够依所需零件性能进行修改。
[0015]优选地，所述模具包括垫模、挡块、凹模、压头以及挡块，其中：
[0016]垫模设置在热压机的下热压板上；
[0017]凹模和挡块设置在垫模上，挡块设置在凹模周向，对凹模限位；
[0018]所述压头设置在凹模上，铝合金板设置在压头和凹模之间；
[0019]压头、凹模、挡块围合形成的形状为铝合金板预成型的形状。
[0020]优选地，上热压板向下运动时挤压所述压头，铝合金板在压头的挤压以及挡块的限位下变为设定的形状。
[0021]优选地，分级时效热处理包括：
[0022]设置温度为T1，升温速度为V1；
[0023]待温度稳定后，保温时间为t1；
[0024]设置压力为P1，保温保压时间为t2；
[0025]将压力提高至P2，温度降低至T2，保温保压时间为t3；
[0026]将温度提高至T3，保温保压时间为t4；
[0027]将温度降低至T4，保温保压时间为t5；
[0028]将成形得到的零件从模具中取出。
[0029]与现有技术相比，本专利技术具有如下的有益效果：
[0030]1、本专利技术通过蠕变时效的方式实现了带交叉高筋零件的近净成形制造，成形件具有致密度高、组织均匀，性能可调控和尺寸精度高等优点。
[0031]2、本专利技术可实现对于铝合金薄壁结构件任意高筋一体化成型的目标，对设备要求较小，工艺成本低；
[0032]3、本专利技术利用了铝合金的蠕变，可在较低负载情况下使坯料产生超大塑性变形，更易成形；
[0033]4、本专利技术利用了铝合金的时效过程进行形性一体化成形，使得零件组织均匀，尺寸精度高，少无残余应力，性能可调控，可提升铝合金带筋零件的强度、疲劳和应力腐蚀性能。
[0034]5、本专利技术提供的一种能够实现交叉高筋铝合金薄壁结构件形性一体化成形工艺，对于制造薄壁带交叉高筋特征的轻量化结构件十分必要，是实现装备零构件轻量化的主要技术途径。
附图说明
[0035]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：
[0036]图1为本专利技术实施例1中所用的成型模具示意图。
[0037]图2为本专利技术实施例1中成形的2219铝合金零件图。
[0038]图3为本专利技术实施例2中成形的2219铝合金零件图。
[0039]图4为本专利技术实施例2中所采用的成型工艺示意图。
[0040]图5为本专利技术所用板料和成形所得零件单向拉伸性能对比图。
具体实施方式
[0041]下面结合具体实施例对本专利技术进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本专利技术，但不以任何形式限制本专利技术。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本专利技术构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本专利技术的保护范围。
[0042]如图1至图5所示，根据本专利技术提供的一种铝合金板体复合
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蠕变时效一体化成形方法，包括高温固溶淬火步骤：将铝合金板进行高温固溶淬火；蠕变时效成型步骤：将铝合金板转移至热压机中蠕变时效成形；分级时效热处理步骤：对蠕变时效的铝合金板进行分级时效热处理。所述铝合金板优选为2219铝合金，也可以是其它易于塑性成形的金属，例如2系金属、7系金属等。对铝合金板进行淬火的方式为水冷淬火。铝合金板为2219铝合金时，高温固溶淬火的固溶温度为535℃，固溶时间为40min。所述铝合金板在相应模具内进行成形，所述模具的内腔尺寸与实际所需零件一致。铝合金板为2219铝合金时的蠕变时效成型中，设置温度为175℃，压力为120MPa，保温保压20h。分级时效和热处理工艺能够依所需零件性能进行修改。所述模具包括垫模、挡块、凹模、压头以及挡块，其中：垫模设置在热压机的下热压板上；凹模和挡块设置在垫模上，挡块设置在凹模周向，对凹模限位；所述压头设置在凹模上，铝合金板设置在压头和凹模之间；压头、凹模、挡块围合形成的形状为铝合金板预成型的形状。上热压本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种铝合金板体复合
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蠕变时效一体化成形方法，其特征在于，包括如下步骤：高温固溶淬火步骤：将铝合金板进行高温固溶淬火；蠕变时效成型步骤：将铝合金板转移至热压机中蠕变时效成形；分级时效热处理步骤：对蠕变时效的铝合金板进行分级时效热处理。2.根据权利要求1所述的铝合金板体复合
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蠕变时效一体化成形方法，其特征在于，所述铝合金板为2219铝合金或者7系铝合金。3.根据权利要求1所述的铝合金板体复合
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蠕变时效一体化成形方法，其特征在于，对铝合金板进行淬火的方式为水冷淬火。4.根据权利要求1所述的铝合金板体复合
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蠕变时效一体化成形方法，其特征在于，铝合金板为2219铝合金时，高温固溶淬火的固溶温度为535℃，固溶时间为40min。5.根据权利要求1所述的铝合金板体复合
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蠕变时效一体化成形方法，其特征在于，所述铝合金板在相应模具内进行成形，所述模具的内腔尺寸与实际所需零件一致。6.根据权利要求1所述的铝合金板体复合
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蠕变时效一体化成形方法，其特征在于，铝合金板为2219铝合金时的蠕变时效成型中，设置温度为175℃，压力为120MPa...

【专利技术属性】
技术研发人员：何霁，丁子涵，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：