【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于航空航天装备旋压制造，特别是涉及一种2219铝合金边缘约束旋压轨迹设计与形变热处理方法。
技术介绍
1、随着航空航天装备大型化和轻量化的发展需要，实现带薄壁回转体构件的整体化制造是一个有效的途径。目前，许多承载构件设计为大型薄壁回转体结构，且往往带有精密的内外法兰等特征，但如何实现其高效低成本整体制造一直是个难题。
2、整体制造薄壁回转体构件常用旋压工艺为普通旋压工艺，普旋工艺是将坯料中心部位固定在芯模上，采用两侧旋轮多道次旋压，使坯料逐道次由中心向边缘贴模，最终成形出回转体构件，该过程常伴随坯料外径减小，从而常出现边缘起皱失稳，难以制造高精度带法兰构件。
3、边缘约束旋压是将旋转坯料的边缘固定，通过旋轮从旋转坯料边缘向中心渐进加载，使得坯料在旋轮预定轨迹的作用下渐变成形为复杂曲母线构件。对于大尺寸薄壁封底结构，采用边缘约束旋压技术可大大提高坯料刚性，避免旋压时坯料边缘失稳起皱难题，并可以实现带法兰大深径比、大径厚比的薄壁曲母线构件的整体成形。
4、对铝合金进行热处理，可提高铝合金的力学性能，增强耐腐蚀性能，改善加工性能，获得尺寸的稳定性。2219铝合金是一种可进行热处理强化的al-cu-mn系铝合金，在工业与航空航天领域得到了广泛应用。2xxx系铝合金“固溶-时效”热处理后状态称为t6态，“固溶-形变-时效”热处理称为形变强化热处理，形变强化热处理后的状态称为t8态。形变强化热处理具有强度高、失效时间短、可利用形变校形提高成形精度等优势，通过“热旋压-固溶-冷/温旋压-时效”能
技术实现思路
1、有鉴于此，本专利技术为了解决2219铝合金薄壁回转体构件整体精密成形问题，提出一种2219铝合金边缘约束旋压轨迹设计与形变热处理方法，适用于精密成形带有内外法兰的铝合金薄壁曲母线构件，尤其是带法兰的精密构件，保障成形精度的同时满足性能需求。工艺路线为“热旋压-固溶-冷/温精旋压-时效”，具体为先通过多道次边缘约束热旋压成形中间坯料，然后对中间坯料进行固溶处理，固溶后进行冷/温旋压成形出最终形状零件，最后依据冷/温旋压变形量对贴模构件进行时效处理。
2、为实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：一种2219铝合金边缘约束旋压轨迹设计与形变热处理方法，具体包括以下步骤：
3、步骤一：先通过多道次边缘约束热旋压成形中间坯料；
4、步骤二：然后对中间坯料进行固溶处理，固溶后进行淬火；
5、步骤三：淬火后进行冷/温旋压贴模成形出最终形状零件；
6、步骤四：最后依据冷/温旋压变形量对贴模构件进行时效处理。
7、更进一步地，步骤一中，热旋压时坯料外法兰固定在模具上随主轴旋转，设计多道次旋轮进给轨迹，旋轮在坯料内表面逐道次加载成形出中间坯料，通过设计中间坯料高度控制后续形变热处理变形量。
8、更进一步地，步骤二中，2219铝合金热旋压件固溶温度为535±5℃，固溶时间为1h。
9、更进一步地，步骤二中，淬火用水温度20℃～30℃，尺寸直径小于800mm的构件采用水槽淬火时，转移时间不大于30秒。
10、更进一步地，步骤三中，当中间坯径厚比＞100且预留贴模深度不超过其深度的1/20时，进行冷旋压贴模，反之则对坯料进行加热，进行温旋压，加热温度控制在140℃-160℃之间。
11、更进一步地，步骤三中，冷/温旋压贴模时采用由内向外轨迹促进坯料贴模。
12、更进一步地，步骤四中，冷/温旋压贴模后，对2219铝合金构件进行固溶处理，时效温度160℃。
13、更进一步地，步骤四中，时效时间依据冷/温旋过程壁厚变化确定，变形量1％增加到7％对应时效时间30h缩短到15h。
14、更进一步地，多道次热旋压轨迹设计包括等道次压下量轨迹分配方式：
15、hi+1-hi＝hi-hi-1
16、式中，hi+1、hi、hi-1分别为第i+1、i和i-1道次的旋压成形深度；
17、等道次壁厚减薄量分配方式：
18、ti+1-ti＝ti-ti-1
19、等道次应变量分配方式：
20、ti+1/ti＝ti/ti-1
21、式中，ti+1、ti、ti-1分别为第i+1、i和i-1道次的坯料理论均匀厚度；
22、等角度分配方式：
23、θi+1-θi＝θi-θi-1
24、式中，θi+1、θi、θi-1分别为第i+1、i和i-1道次轨迹的全锥角。
25、更进一步地，多道次热旋压轨迹设计为控制各道次变形量，计算中间道次坯料理论壁厚，对于剪旋轨迹，坯料壁厚遵循剪旋律：
26、ti/t0＝sin(θi/2)
27、其中，ti-第i道次壁厚；t0-第i道次壁厚；θi-第i道次全锥角；
28、对于圆弧轨迹，记α＝hi/r，依据几何关系有：
29、ti＝t0/(1+α2)
30、其中，t0-旋压坯料初始壁厚；r-模具口部半径；ti-第i道次坯料理论均匀厚度；hi-第i道次旋压成形深度。
31、与现有技术相比，本专利技术所述的一种2219铝合金边缘约束旋压轨迹设计与形变热处理方法的有益效果是：
32、(1)本专利技术提出多道次边缘约束旋压轨迹设计方法和示例，指导多道次边缘约束旋压工艺轨迹设计；
33、(2)本专利技术通过引入冷/温旋压贴模道次，将边缘约束旋与形变热处理结合，保障工件成形精度的同时提高力学性能，时效处理时间依据冷/温旋过程壁厚变化量确定，确保工件达到最佳时效效果；
34、(3)本专利技术的“热旋压-固溶-冷/温精旋压-时效”工艺路线，相较于传统的“热旋压-固溶-时效”工艺路线，通过固溶淬火后冷/温旋压贴模实现旋压件的精度控制，避免固溶淬火-时效作为最终道次导致的翘曲和形变；
35、(4)本专利技术提出固溶淬火后贴模道次时冷/温旋压的选择依据和贴模优化方法，指导冷/温旋压工艺。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种2219铝合金边缘约束旋压轨迹设计与形变热处理方法，其特征在于：具体包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的2219铝合金边缘约束旋压轨迹设计与形变热处理方法，其特征在于：步骤一中，热旋压时坯料外法兰固定在模具上随主轴旋转，设计多道次旋轮进给轨迹，旋轮在坯料内表面逐道次加载成形出中间坯料，通过设计中间坯料高度控制后续形变热处理变形量。
3.根据权利要求1所述的2219铝合金边缘约束旋压轨迹设计与形变热处理方法，其特征在于：步骤二中，2219铝合金热旋压件固溶温度为535±5℃，固溶时间为1h。
4.根据权利要求2所述的2219铝合金边缘约束旋压轨迹设计与形变热处理方法，其特征在于：步骤二中，淬火用水温度20℃～30℃，尺寸直径小于800mm的构件采用水槽淬火时，转移时间不大于30秒。
5.根据权利要求3所述的2219铝合金边缘约束旋压轨迹设计与形变热处理方法，其特征在于：步骤三中，当中间坯径厚比＞100且预留贴模深度不超过其深度的1/20时，进行冷旋压贴模，反之则对坯料进行加热，进行温旋压，加热温度控制在140℃-160℃之
6.根据权利要求4所述的2219铝合金边缘约束旋压轨迹设计与形变热处理方法，其特征在于：步骤三中，冷/温旋压贴模时采用由内向外轨迹促进坯料贴模。
7.根据权利要求5所述的2219铝合金边缘约束旋压轨迹设计与形变热处理方法，其特征在于：步骤四中，冷/温旋压贴模后，对2219铝合金构件进行固溶处理，时效温度160℃。
8.根据权利要求6所述的2219铝合金边缘约束旋压轨迹设计与形变热处理方法，其特征在于：步骤四中，时效时间依据冷/温旋过程壁厚变化确定，变形量1％增加到7％对应时效时间30h缩短到15h。
9.根据权利要求1所述的2219铝合金边缘约束旋压轨迹设计与形变热处理方法，其特征在于：多道次热旋压轨迹设计包括等道次压下量轨迹分配方式：
10.根据权利要求1所述的2219铝合金边缘约束旋压轨迹设计与形变热处理方法，其特征在于：多道次热旋压轨迹设计为控制各道次变形量，计算中间道次坯料理论壁厚，对于剪旋轨迹，坯料壁厚遵循剪旋律：
...【技术特征摘要】
1.一种2219铝合金边缘约束旋压轨迹设计与形变热处理方法，其特征在于：具体包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的2219铝合金边缘约束旋压轨迹设计与形变热处理方法，其特征在于：步骤一中，热旋压时坯料外法兰固定在模具上随主轴旋转，设计多道次旋轮进给轨迹，旋轮在坯料内表面逐道次加载成形出中间坯料，通过设计中间坯料高度控制后续形变热处理变形量。
3.根据权利要求1所述的2219铝合金边缘约束旋压轨迹设计与形变热处理方法，其特征在于：步骤二中，2219铝合金热旋压件固溶温度为535±5℃，固溶时间为1h。
4.根据权利要求2所述的2219铝合金边缘约束旋压轨迹设计与形变热处理方法，其特征在于：步骤二中，淬火用水温度20℃～30℃，尺寸直径小于800mm的构件采用水槽淬火时，转移时间不大于30秒。
5.根据权利要求3所述的2219铝合金边缘约束旋压轨迹设计与形变热处理方法，其特征在于：步骤三中，当中间坯径厚比＞100且预留贴模深度不超过其深度的1/20时，进行冷旋压贴模，反之则对坯料进行加热，...
【专利技术属性】
技术研发人员：徐文臣，种奔奔，韩越，陈宇，曹一鸣，刘佳乐，单德彬，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
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。