CN112916703A - 一种铝合金薄壁曲面零件外环约束无模深冷旋压成形方法 - Google Patents

一种铝合金薄壁曲面零件外环约束无模深冷旋压成形方法 Download PDF

Info

Publication number
CN112916703A
CN112916703A CN202110078747.9A CN202110078747A CN112916703A CN 112916703 A CN112916703 A CN 112916703A CN 202110078747 A CN202110078747 A CN 202110078747A CN 112916703 A CN112916703 A CN 112916703A
Authority
CN
China
Prior art keywords
spinning
plate
outer ring
aluminum alloy
deep cooling
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202110078747.9A
Other languages
English (en)
Inventor
蔺永诚
朱江山
姜玉强
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Central South University
Original Assignee
Central South University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Central South University filed Critical Central South University
Priority to CN202110078747.9A priority Critical patent/CN112916703A/zh
Publication of CN112916703A publication Critical patent/CN112916703A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D22/00—Shaping without cutting, by stamping, spinning, or deep-drawing
    • B21D22/14—Spinning
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D37/00—Tools as parts of machines covered by this subclass
    • B21D37/16—Heating or cooling
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D9/00—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
    • C21D9/0081—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for slabs; for billets
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22F—CHANGING THE PHYSICAL STRUCTURE OF NON-FERROUS METALS AND NON-FERROUS ALLOYS
    • C22F1/00—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working
    • C22F1/04—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working of aluminium or alloys based thereon

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Shaping Metal By Deep-Drawing, Or The Like (AREA)

Abstract

本发明公开了一种铝合金薄壁曲面零件外环约束无模深冷旋压成形方法。该方法的步骤如下：(1)将铝合金板材进行固溶时效强化处理；(2)对板材旋压加工区域持续喷液氮，使其处于深冷环境，对板材进行外环约束无模深冷旋压成形，将板材旋压为锥形件；(3)在深冷环境中，再通过1～3个旋压道次将锥形件扩旋为曲面零件，旋压方向为反向旋压。本发明提出的外环约束无模深冷压工艺，能够降低旋压过程的残余应力，提高旋压件变形的稳定性，可以获得成形精度高、性能优异的高径厚比薄壁曲面零件，而且旋压过程中不产生起皱、破裂等缺陷。

Description

一种铝合金薄壁曲面零件外环约束无模深冷旋压成形方法
技术领域
本发明属于旋压技术领域，涉及一种铝合金薄壁曲面零件外环约束无模深冷旋压成形方法。
背景技术
金属板材旋压是一种近净成形技术，通常用于回转体构件的整体成形制造。因其具有设备简单、加工柔性强、产品开发周期短并且能够改善材料性能等诸多优势，在诸如航空、航天、兵器等军用及汽车厨具等民用制造领域中均占有重要地位。相比传统旋压工艺，外环约束无芯模旋压工艺通过对外环施加约束，设计旋轮的进给轨迹曲线就能加工出不同目标形状的成品。无芯模旋压解除了对特定芯模的依靠，增强了旋压成形的柔性。但是在旋压变形中，构件中会产生较大的残余应力，导致变形失稳，产生起皱、开裂等缺陷，无法满足航空航天等领域的高精度制造要求。
现有研究表明深冷处理对铝合金有预时效的作用，提高其强度和硬度，还能消除合金的内应力，提高尺寸的稳定性。在旋压变形中采用深冷处理能够促进晶粒择优取向，有利于材料的稳定变形，可显著提高材料力学性能和变形稳定性。
目前，在已公开的发明专利中，尚未有学者提出在保障无模旋压中成形工件尺寸精度的同时又能提高材料性能的旋压工艺。因此，有必要提出一种易于设定和实施的深冷旋压工艺，以获得较高尺寸精度的高径厚比曲面零件。
发明内容
本发明的目的在于提供一种铝合金薄壁曲面零件外环约束无模深冷旋压成形方法，该方法可以通过在深冷环境下实现铝合金薄壁曲面零件的外环约束无模旋压成形，有效降低旋压过程中的残余应力和提高旋压件变形的稳定性，并保证薄壁曲面零件的几何精度，解决了超大径厚比曲面构件成形精度不高、易产生起皱和破裂等缺陷的难题。
本发明解决上述难题的方案是：
步骤1：将铝合金板材进行固溶时效处理，固溶温度为535℃，固溶时间为25分钟～55分钟，时效温度为120℃～180℃，时效时间为6小时～12小时；
步骤2：对板材旋压加工区域持续喷液氮，使其处于-80℃～-150℃深冷环境，对板材进行外环约束无模深冷旋压成形，将板材旋压为锥形件，其可成形角度为20°～60°，旋轮安装角度为30°～50°，旋轮圆角半径为6mm～18mm，进给比为1.2mm/r～3.6mm/r，转速为5rpm/min～50rpm/min；
步骤3：在-80℃～-150℃的深冷环境中，再通过1～3个旋压道次将锥形件扩旋为曲面零件，旋压方向为反向旋压，其轮廓曲率可为1200mm～2400mm，旋轮安装角度为30°～50°，旋轮圆角半径为6mm～18mm，进给比为1.2mm/r～3.6mm/r，转速为5rpm/min～20rpm/min。
本发明的有益效果为：该方法充分利用了深冷处理在消除残余应力和提高尺寸稳定性方面的作用。能够及时地削减旋压过程中产生的残余应力，并且提高旋压件的尺寸稳定性。在深冷的环境下，旋压能够稳定进行，不会因为残余应力过大产生破裂导致加工失败。再结合调控旋压参数能够获得高精度的大型曲面构件。
附图说明
图1外环约束无模深冷旋压原理图:(a)第一步旋压；(b)第二步旋压；
图2实施例1获得的成形工件；
具体实施方式
下面结合附图和具体实施案例对本发明进行详细说明。
本发明为获得一种铝合金薄壁曲面零件外环约束无模深冷旋压成形方法，其工艺原理如图1所示。
实施例1
步骤1：将铝合金板材进行固溶时效处理，固溶温度为535℃，固溶时间为30分钟，时效温度为150℃，时效时间为8小时；
步骤2：对板材旋压加工区域持续喷液氮，使其处于-100℃深冷环境，对板材进行外环约束无模深冷旋压成形，将板材旋压为锥形件，其可成形角度为40°，旋轮安装角度为45°，旋轮圆角半径为15mm，进给比为2mm/r，转速为10rpm/min；
步骤3：在-100℃的深冷环境中，再通过2个旋压道次将锥形件扩旋为曲面零件，旋压方向为反向旋压，其轮廓曲率可为1500mm，旋轮安装角度为45°，旋轮圆角半径为15mm，进给比为2mm/r，转速为 10rpm/min。
实施例1工艺获得的两道次实验工件如图2所示，工件未产生起皱、破裂等旋压缺陷，轧制方向和垂直轧制方向的壁厚均波动较小，均在壁厚误差上限以内。
从上述结果可以发现，本发明提出的方法能够有效地获得高尺寸精度的大径厚比曲面构件，解决了高径厚比曲面件成形精度不高、易产生起皱、破裂等缺陷的难题。
上面结合附图对本发明的实例进行了描述，但本发明不局限于上述具体的实施方式，上面的具体实施方式仅是示例性的，不是局限的，任何不超过本发明权利要求的发明创造，均在本发明的保护之内。

Claims (1)

1.一种铝合金薄壁曲面零件外环约束无模深冷旋压成形方法，其特征在于：该方法可以通过在深冷环境下实现铝合金薄壁曲面零件的外环约束无模旋压成形，有效降低旋压过程中的残余应力和提高旋压件变形的稳定性，并保证薄壁曲面零件的几何精度，包括如下步骤：
步骤1：将铝合金板材进行固溶时效处理，固溶温度为535℃，固溶时间为25分钟～55分钟，时效温度为120℃～180℃，时效时间为6小时～12小时；
步骤2：对板材旋压加工区域持续喷液氮，使其处于-80℃～-150℃深冷环境，对板材进行外环约束无模深冷旋压成形，将板材旋压为锥形件，其可成形角度为20°～60°，旋轮安装角度为30°～50°，旋轮圆角半径为6mm～18mm，进给比为1.2mm/r～3.6mm/r，转速为5rpm/min～50rpm/min；
步骤3：在-80℃～-150℃的深冷环境中，再通过1～3个旋压道次将锥形件扩旋为曲面零件，旋压方向为反向旋压，其轮廓曲率可为1200mm～2400mm，旋轮安装角度为30°～50°，旋轮圆角半径为6mm～18mm，进给比为1.2mm/r～3.6mm/r，转速为5rpm/min～20rpm/min。
CN202110078747.9A 2021-01-21 2021-01-21 一种铝合金薄壁曲面零件外环约束无模深冷旋压成形方法 Pending CN112916703A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110078747.9A CN112916703A (zh) 2021-01-21 2021-01-21 一种铝合金薄壁曲面零件外环约束无模深冷旋压成形方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110078747.9A CN112916703A (zh) 2021-01-21 2021-01-21 一种铝合金薄壁曲面零件外环约束无模深冷旋压成形方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN112916703A true CN112916703A (zh) 2021-06-08

Family

ID=76165370

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202110078747.9A Pending CN112916703A (zh) 2021-01-21 2021-01-21 一种铝合金薄壁曲面零件外环约束无模深冷旋压成形方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN112916703A (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113441632A (zh) * 2021-06-18 2021-09-28 上海交通大学 铝合金薄壁构件高效超低温成形方法
CN114807791A (zh) * 2022-04-26 2022-07-29 上海交通大学 一种铝合金薄壁构件超低温增塑与残余应力一体化调控方法

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113441632A (zh) * 2021-06-18 2021-09-28 上海交通大学 铝合金薄壁构件高效超低温成形方法
CN114807791A (zh) * 2022-04-26 2022-07-29 上海交通大学 一种铝合金薄壁构件超低温增塑与残余应力一体化调控方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101176903B (zh) 内外球面金属环件的冷辗扩加工方法及其装置
CN107513677B (zh) 一种椭球型面贮箱铝合金半球壳体热处理变形控制方法
CN102489960B (zh) 机器人谐波减速器的制造方法
CN112916703A (zh) 一种铝合金薄壁曲面零件外环约束无模深冷旋压成形方法
CN102626848B (zh) 柔性喷管薄壁双球面增强件的加工方法及其装置
CN109500188B (zh) 一种钼坩埚双轮错距热态强力旋压成形装置与方法
CN102335754B (zh) 一种钛合金球壳的高精度机加工变形控制方法
CN108372223B (zh) 一种薄壁曲母线形零件的旋压成形方法
CN107322236B (zh) 一种高温托板自锁螺母的加工工艺
CN106825378B (zh) 一种h型薄壁盘件低载荷连续局部增量成形装置及方法
CN112916706B (zh) 一种薄壁复杂工件的普旋加工方法
CN111822573A (zh) 一种基于超低温加工的合金管件旋压成形工艺
CN112935056B (zh) 一种镍基高温合金带底筒形件旋压固溶处理复合成形方法
CN110899451A (zh) 一种运载火箭贮箱整体箱底法兰孔成形方法及装置
CN111455371B (zh) 一种铜旋转靶材的制备方法
CN102019545B (zh) 一种轴承滚道面的超精整方法
CN105537479B (zh) 一种齿条冷摆辗精密成形方法
CN112474983A (zh) 一种外带环形凸台的薄壁圆筒及其旋压工艺方法
CN201841270U (zh) 用于精整与凸度修型轴承滚道的数控精整装置
CN115430801B (zh) 一种轴向异形环锻件整体成形方法
CN104526585B (zh) 一种用于磨削气门的砂轮及磨削气门的方法
CN115178681A (zh) 一种大直径深腔椭球形贮箱箱底整体成形方法
CN103071690B (zh) 一种车用回转厚壁壳体零件冷温复合挤压成形方法
CN201833177U (zh) 用于轴承滚道面的修整装置
CN109013816B (zh) 一种集群钢球半模均匀旋压钛合金板材成形工艺

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination