CN107695154B - 一种提高铝合金筒体高温内压成形合格率的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种提高铝合金筒体高温内压成形合格率的方法，其用于对焊接完成并形成有纵向焊缝的铝合金筒体进行处理，包括如下步骤：步骤一、安装：将筒体安装于压弯机上，并使所述纵向焊缝位于所述筒体的受力中心面上；步骤二、预成型：利用所述压弯机对所述筒体进行预成形操作，在一段待局部塑形变形部位的一个位置放置压块，并通过所述压块向所述筒体施压，其中，在压弯过程中沿着所述待局部塑形变形部位逐渐调整所述压块的位置，直至将整段所述待局部塑形变形部位完成变形。在压弯预变形时，焊缝受到相对较小程度的塑性变形，有效预防焊缝开裂。应用此方法对铝合金筒体进行预成形后，后续气动结构件的高温内压成形一次合格率达到100％。

Description

一种提高铝合金筒体高温内压成形合格率的方法
技术领域
本发明属于金属材料加工领域，尤其涉及一种提高铝合金筒体高温内压成形合格率的方法。
背景技术
变形铝合金因其具有低密度、低成本、良好的耐蚀性、较高的比强度和导热性、良好的腐蚀稳定性和焊接性等特点，在航空航天和国防领域得到广泛的应用。在国防军工领域，随着武器导弹大射程、超声速、高隐身等技战术指标的日益提高，对变形铝合金异形气动构件类零部件的整体化、轻量化和高强度和精度要求也进一步升级。高温内压成形(如超塑成形等)可整体成形出具有薄壁空心、复杂形状、光滑表面和气动外形流畅的结构件，可实现无余量结构制造，省去大量的机加和装配作业时间。
气动结构件在高温内压成形之前，一般需要经过薄壁筒体的纵缝对接焊和预成型等工序。然而，铝合金大直径薄壁筒体在焊后进行压弯预成形时，焊缝经常出现裂纹、严重起皱等缺陷。经分析，导致这些缺陷的主要原因是筒体压弯受力方向与焊缝的相对位置分布不合理所致。焊缝区域与母材相比，强度和塑性低，在预成形时，如果焊缝位置设置不合理，会使焊缝在变形时承受较大的塑性变形，容易产生裂纹等缺陷，使薄壁筒体在后续高温内压成形时，出现漏气现象。这导致经常出现缺陷部位反复补焊和反复高温内压成形，严重影响结构件的成形质量和精度，成形合格率低，这既影响了生产科研的进度，又降低的生产研制效率。因此需要控制薄壁筒体预成形时焊缝的位置，提高结构件高温内压成形的合格率。
发明内容
针对上述技术问题，本发明的目的在于提供一种提高铝合金筒体高温内压成形合格率的方法。
本发明的技术方案为：
一种提高铝合金筒体高温内压成形合格率的方法，其用于对焊接完成并形成有纵向焊缝的铝合金筒体进行处理，包括如下步骤：
步骤一、安装：将筒体安装于压弯机上，并使所述纵向焊缝位于所述筒体的受力中心面上；
步骤二、预成型：利用所述压弯机对所述筒体进行预成形操作，在一段待局部塑形变形部位的一个位置放置压块，并通过所述压块向所述筒体施压，其中，在压弯过程中沿着所述待局部塑形变形部位逐渐调整所述压块的位置，直至将整段所述待局部塑形变形部位完成变形。
优选的是，所述的提高铝合金筒体高温内压成形合格率的方法中，所述铝合金筒体的材质为变形铝合金。
优选的是，所述的提高铝合金筒体高温内压成形合格率的方法中，所述铝合金筒体为薄壁铝合金筒体。
优选的是，所述的提高铝合金筒体高温内压成形合格率的方法中，所述步骤二中，在压弯过程中沿着所述待局部塑形变形部位逐渐调整所述压块的位置时，调整所述压块位置的次数不少于3次，相邻两个位置间隔100mm。
优选的是，所述的提高铝合金筒体高温内压成形合格率的方法中，所述步骤一中，将所述筒体安装于所述压弯机上之后，将橡胶垫包裹在所述筒体的外表面。
优选的是，所述的提高铝合金筒体高温内压成形合格率的方法中，所述步骤一在将筒体安装于压弯机之前，还对所述筒体进行预处理步骤，所述预处理步骤包括：步骤(1)无损检测：对所述筒体的纵向焊缝进行X射线检测，确认所述纵向焊缝符合I级焊缝标准要求，且表面和内部无缺陷；步骤(2)清理：对附着在所述筒体的内部以及外表面的污染物进行清理。
本发明所述的提高铝合金筒体高温内压成形合格率的方法的有益效果为：
本发明在压弯机上安装铝合金筒体时，使其纵向焊缝处于铝合金筒体的受力中心面上，通过压块逐渐实现待局部塑形变形部位的变形，在压弯预变形时，焊缝受到相对较小程度的塑性变形，对焊缝起到保护作用，有效预防预成形时焊缝表面裂纹的产生。应用此方法对薄壁铝合金筒体进行预成形后，后续气动结构件的高温内压成形一次合格率达到100％。
附图说明
图1为本发明中铝合金筒体的纵向焊缝与受力方向相对位置示意图；
图2为本发明中铝合金筒体预成型后纵向焊缝的示意图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。
本发明提供了一种提高铝合金筒体高温内压成形合格率的方法，其用于对焊接完成并形成有纵向焊缝的铝合金筒体进行处理，包括如下步骤：
步骤一、安装：将筒体1安装于压弯机上，并使所述纵向焊缝2位于所述筒体的受力中心面3上(如图1所示)。
本发明将筒体1安装于压弯机上，并使纵向焊缝2位于筒体的受力中心面3上，在进行压弯预成型时，焊缝受到相对较小程度的塑性变形，对焊缝起到保护作用，有效预防预成形时焊缝表面裂纹的产生。请查阅图1，受力中心面3为筒体1的一个经过其轴线的对称面，该对称面垂直于预成型受力方向4(即压力方向)。
步骤二、预成型：利用所述压弯机对所述筒体进行预成形操作，在一段待局部塑形变形部位的一个位置放置压块，并通过所述压块向所述筒体施压，其中，在压弯过程中沿着所述待局部塑形变形部位逐渐调整所述压块的位置，直至将整段所述待局部塑形变形部位完成变形。
在压弯过程中，待局部塑形变形部位是一个具有一定长度的区域，将压块置于该待局部塑形变形部位上的一个位置，通过压块向筒体施压，从而使压块所在的位置发生变形；之后沿着该待局部塑形变形部位逐渐移动压块，再通过压块施压，使压块所在的位置发生变形，最终完成整段待局部塑形变形部位的变形。为实现整段待局部塑形变形部位的压弯，在各不同位置上通过压块向筒体施加的压力不同，在对应位置的筒体变形程度也不同。图1中，待局部塑形变形部位的中间位置变形程度相对较大，而两侧位置的变形程度相对较小。上述过程中，通过压块逐渐实现待局部塑形变形部位的变形，降低焊缝在预成形时承受的力和塑性变形，减少弯曲导致的焊缝开裂现象，提高压弯质量，防止后续高温内压成形时出现漏气现象，提高构件成形合格率。
图2示出了预成型后铝合金筒体的纵向焊缝示意图。铝合金筒体1的纵向焊缝2与母材一起发生变形，其变形与母材保持一致，纵向焊缝不开裂，其表面和内部均没有裂缝。
在一个优选的实施例中，所述的提高铝合金筒体高温内压成形合格率的方法中，所述铝合金筒体的材质为变形铝合金。
在一个优选的实施例中，所述的提高铝合金筒体高温内压成形合格率的方法中，所述铝合金筒体为薄壁铝合金筒体。
在一个优选的实施例中，所述的提高铝合金筒体高温内压成形合格率的方法中，所述步骤二中，在压弯过程中沿着所述待局部塑形变形部位逐渐调整所述压块的位置时，调整所述压块位置的次数不少于3次，相邻两个位置间隔100mm。
即在对整段待局部塑形变形部位进行压弯过程中，调整压块位置的次数不宜过少，相邻两个位置的间距不宜过小，否则均会导致待局部塑形变形部位的某一个位置变形程度过大，过渡不平滑，进而增加焊缝开裂的风险。
在一个优选的实施例中，所述的提高铝合金筒体高温内压成形合格率的方法中，所述步骤一中，将所述筒体安装于所述压弯机上之后，将橡胶垫包裹在所述筒体的外表面。
橡胶垫可保护筒体的外表面，避免压弯过程造成筒体的损伤。
在一个优选的实施例中，所述的提高铝合金筒体高温内压成形合格率的方法中，所述步骤一在将筒体安装于压弯机之前，还对所述筒体进行预处理步骤，所述预处理步骤包括：步骤(1)无损检测：对所述筒体的纵向焊缝进行X射线检测，确认所述纵向焊缝符合I级焊缝标准要求，且表面和内部无缺陷；步骤(2)清理：对附着在所述筒体的内部以及外表面的污染物进行清理。
为进一步说明本发明的技术方案，现提供以下实施例。
实施例
以某铝合金薄壁筒形零件为例，零件材料为5083变形铝合金，圆筒外直径为219mm，长度为1200mm，壁厚3mm，要求压弯角度35度，并且压弯后零件表面不产生开裂、开焊等问题。
按如下步骤进行：
步骤一、无损检测：对5083铝合金薄壁筒体氩弧焊纵缝进行X射线检测，确保焊缝符合氩弧焊I级焊缝标准要求，检查焊缝表面和内部无裂纹等缺陷；
步骤二、筒体清理：对附着在筒体内部和外表面的污染物进行彻底清理；
步骤三、筒体安装：将薄壁铝合金筒体放置于用于预成形的压弯机上，保证焊接纵缝位置处于筒体受力中心面上，如图1所示；同时利用橡胶垫对筒体表面进行保护；
步骤四、筒体预成形：利用压弯机对铝合金薄壁筒体进行预成形操作，在待局部塑形变形部位放置压块并施压。采用渐进弯管方式，调整压块位置不少于3次，位置间隔100mm，直至将铝合金筒体变形至要求的尺寸，如图2所示。
本实施例中，压弯预成形后5083铝合金筒体焊缝裂纹缺陷被有效抑制，后续气动结构件的高温内压成形一次合格率达到100％。
本发明虽然以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以做出可能的变动和修改，因此，本发明的保护范围应当以本发明权利要求所界定的范围为准。

Claims (5)

1.一种提高铝合金筒体高温内压成形合格率的方法，用于对焊接完成并形成有纵向焊缝的铝合金筒体进行处理，其特征在于包括如下步骤：
步骤一、安装：将筒体安装于压弯机上，并使所述纵向焊缝位于所述筒体的受力中心面上；
步骤二、预成型：利用所述压弯机对所述筒体进行预成形操作，在一段待局部塑性变形部位的一个位置放置压块，并通过所述压块向所述筒体施压，其中，在压弯过程中沿着所述待局部塑性变形部位逐渐调整所述压块的位置，直至将整段所述待局部塑性变形部位完成变形；所述步骤二中，在压弯过程中沿着所述待局部塑性变形部位逐渐调整所述压块的位置时，调整所述压块位置的次数不少于3次，相邻两个位置间隔100mm。
2.如权利要求1所述的提高铝合金筒体高温内压成形合格率的方法，其特征在于，所述铝合金筒体的材质为变形铝合金。
3.如权利要求2所述的提高铝合金筒体高温内压成形合格率的方法，其特征在于，所述铝合金筒体为薄壁铝合金筒体。
4.如权利要求1所述的提高铝合金筒体高温内压成形合格率的方法，其特征在于，所述步骤一中，将所述筒体安装于所述压弯机上之后，将橡胶垫包裹在所述筒体的外表面。
5.如权利要求4所述的提高铝合金筒体高温内压成形合格率的方法，其特征在于，所述步骤一中在将筒体安装于压弯机之前，还对所述筒体进行预处理步骤，所述预处理步骤包括：步骤(1)无损检测：对所述筒体的纵向焊缝进行X射线检测，确认所述纵向焊缝符合I级焊缝标准要求，且表面和内部无缺陷；步骤(2)清理：对附着在所述筒体的内部以及外表面的污染物进行清理。
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