CN101342556A - 控制高强度铝合金拉伸成形蒙皮表面质量的方法 - Google Patents

Abstract

本发明是关于一种控制高强度铝合金拉伸成形蒙皮表面质量的方法，其步骤主要包括，将拉伸成形毛料正确地在拉伸成形机床和工装上安装；采用平稳的中等拉伸成形速度进行操作，将预拉伸成形的变形量控制在1％～1.5％范围内；进行固溶处理，在室温下自然时效20～25小时，再进行第二次(最终)拉伸成形。本发明通过材料在工装和设备上的正确安装，使材料在拉伸成形过程中处于均匀的塑性变形状态，以最小延伸率获取蒙皮外形；通过预拉伸成形变形量的控制，避免了固溶处理加热过程中由于塑性变形量大、材料晶粒粗大的现象。解决了高强度度铝合金蒙皮零件拉伸成形时常因变形量大表面出现粗晶、或因拉伸变形量不够造成外形准确度差这一相互矛盾的问题。

Description

控制高强度铝合金拉伸成形蒙皮表面质量的方法

技术领域

本发明是关于一种高强度铝合金蒙皮拉伸成形中控制材料表面质量的方法，更具体地说，本发明是关于一种控制高强度7075-“O”状态铝合金板材拉伸成形中保证外形准确度和控制材料表面质量的工艺方法。本发明描述的7075-“O”状态铝合金板材包括、但不限于7075-“O”状态铝合金板材，还可以为LC4-“M”状态的高强度铝合金板材。

背景技术

现有技术常用的高强度铝合金材料板材在一定温度条件下，再结晶的晶粒大小与变形程度有一定的关系。高强度铝合金在变形程度很小时一般不会发生再结晶，晶粒保持原来的状态。影响该材料再结晶晶粒尺寸的因素主要是临界变形程度、加热温度和保温时间。同一种铝合金金属，其临界变形程度与材料的杂质含量、变形时温度、原始晶粒尺寸等因素有关，不是固定不变的。强度铝合金材料板材的拉伸强度和屈服强度值较之于其它铝合金高，延伸率却较低。这一特性在生产曲率变化较大的飞行器的外蒙皮时，尤其在制造双曲度7075高强度铝合金蒙皮时，限制了在“T6”硬料状态下的直接拉伸成形。因此通常需要选择在塑性较好的“O”、“AQ”、“W”状态下才能实现成形拉伸。但由于现有技术在进行拉伸成形时，机床钳口的曲度与拉伸成形工装型面的曲度调整的不一致，高度和倾角与工装型面的延伸面调整不相吻合，蒙皮的拉伸成形需要较大的变形量。由于内应力分布不均匀，拉伸毛料不是处于均匀的塑性变形状态，蒙皮材料容易变形，导致蒙皮表面外观质量缺陷。又由于在经过塑性变形的材料在固溶处理的加热过程中，都将发生再结晶，使固溶处理后的蒙皮材料在拉伸成形过程中表面极易出现粗晶现象，时常造成蒙皮材料表面粗晶严重而报废。或由于要去除材料表面的粗晶需要进行大量的修复抛光工作。而修复抛光后的蒙皮材料表面会降低蒙皮抗腐蚀、耐疲劳性能。因此，以较小的延伸率获得准确度高的蒙皮外形是制造高强度铝合金蒙皮必须解决的问题。

发明内容

为解决高强度铝合金蒙皮零件拉伸成形时常因变形量大表面极易出现粗晶、或因拉伸变形量不够造成蒙皮外形准确度差这一相互矛盾的问题，本发明的任务是提供一种在拉伸成形过程中，能够有效控制高强度铝合金蒙皮材料变形量及材料变形时的状态，以较小的延伸率获取蒙皮外形准确度高，不易出现粗晶表面缺陷，表面质量好的拉伸成形方法。

为了达到上述目的，本发明提供的一种控制高强度铝合金拉伸成形蒙皮表面质量的方法，特别是控制高强度铝合金板材拉伸成形蒙皮表面质量的方法，包括如下步骤：

(1)选择“O”状态下的高强度铝合金板材，将待拉伸毛料正确安装在拉伸成形机床和工装上，调整机床钳口的曲度与拉伸成形工装型面的曲度、高度和倾角；

(2)用v＝1.7mm/s×(15％～25％)的拉伸成形速度预拉伸成形蒙皮，将预拉伸变形量控制在1％～1.5％范围内；

(3)预拉伸成形完成后，再进行固溶处理；

(4)将固溶处理后的上述预拉伸成形蒙皮，在室温下放置20∽25小时进行自然时效；

(5)然后再进行第二次拉伸成形(同样需要正确安装)。

本发明相比于现有技术具有如下有益效果。

①本发明通过材料在工装和设备上的正确安装和调节，使材料在拉伸成形过程中尽量处于均匀的塑性变形状态，达到了以最小延伸率获取蒙皮外形的目的。并克服了过去机床钳口的曲度不能调整到与拉伸成形工装型面曲度不一致、机床钳口高度和倾角不能调整到与工装型面的延伸面不相吻合，蒙皮的拉伸成形需要较大的变形量才能达到预想效果问题。在蒙皮预拉伸成形中采用平稳的v＝1.7mm/s×(15％∽25)中等速度，避免了拉伸蒙皮内应力分布不均匀和蒙皮拉伸塑性变形量不均，蒙皮材料容易变形的现象。

②通过对预拉伸成形1％～1.5％的变形量控制，预防了材料在固溶处理的加热过程中由于材料塑性变形程度大、再结晶时晶粒变大的可能性。避免了预拉伸毛料的塑性变形量过大问题。

③通过固溶处理后材料在室温下放置20～25小时的自然时效，再第二次拉伸成形步骤，既避免了新淬火状态高强度铝合金板材在拉伸成形过程中表面极易出现粗晶、滑移线，又保证了材料具有良好的塑性。解决了高强度度铝合金蒙皮零件拉伸成形时常因变形量大表面出现粗晶、或因拉伸变形量不够造成外形准确度差这一相互矛盾的问题。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步的描述，根据本发明取一件需要拉伸成形的7075-“O”状态铝合金板材，将待拉伸毛料正确安装在拉伸成形机床和工装上，调整机床钳口的曲度与拉伸成形工装型面的曲度、高度和倾角。在拉伸成形机床和成形工装上进行正确安装，是指将高强度铝合金板材在预拉伸和最终拉伸成形加工的工序中，将机床钳口的曲度调整到与拉伸成形工装型面的曲度基本一致，机床钳口的高度和倾角也调整到与工装型面的延伸面相吻合，以使材料在拉伸成形中处于均匀的塑性拉伸变形状态。这样就可以以较小的拉伸变形量获得良好的蒙皮外形。

采用平稳的中等拉伸成形速度进行操作，即用拉伸成形速度为v＝1.7mm/s×(15％～25％)的速度，对7075-“O”状态铝合金板材或LC4-“M”状态的铝合金板材进行预拉伸成形，并将预拉伸变形量控制在1％～1.5％范围内。然后进行固溶处理。将固溶处理后的上述拉伸毛料放置在室温下，进行20～25小时的自然时效。最后将自然时效后的上述高强度铝合金板材按上述方法正确安装在拉伸成形机床和工装上，进行第二次最终拉伸成形。完成最终成形之后进行材料的人工时效处理。修切蒙皮的最终外形，完成蒙皮的制造。

上述所称的“O”状态：是指变形铝合金制品的退火状态。

“AQ”状态为新淬火状态。该状态是指刚经固溶处理后具有良好塑性的状态。

“W”状态是不稳定的固溶处理状态。该状态是指超过保持“AQ”状态的温度和时间(通常是30分钟)而获得的状态。“W”状态仅当标明自然时效时间才算具体，例如：7075-W(通常是2个月的时间)。

“T6”状态：是指经固溶处理后，再经过人工时效处理后所获得的状态。

Claims (2)

1.一种控制高强度铝合金拉伸成形蒙皮表面质量的方法，包括如下步骤：

(1)选择“O”状态下的高强度铝合金板材，将待拉伸毛料正确安装在拉伸成形机床和工装上，调整机床钳口的曲度与拉伸成形工装型面的曲度、高度和倾角；

(2)用v＝1.7mm/s×(15％～25％)的拉伸成形速度预拉伸成形蒙皮，将预拉伸变形量控制在1％～1.5％范围内；

(3)预拉伸成形完成后，再进行固溶处理；

(4)将固溶处理后的上述预拉伸成形蒙皮，在室温下放置20∽25小时进行自然时效；

(5)然后再进行第二次拉伸成形。

2.根据权利要求1所述的控制高强度铝合金拉伸成形蒙皮表面质量的方法，其特征在于：所说的拉伸毛料与工装和机床的正确安装，是将机床钳口的曲度调整到与拉伸成形工装型面的曲度尽可能的一致，机床钳口的高度和倾角也调整到与工装型面的延伸面相吻合。