CN113042603A - 可热处理强化铝合金薄壁异型曲面构件成形方法 - Google Patents

可热处理强化铝合金薄壁异型曲面构件成形方法 Download PDF

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CN113042603A CN202110239153.1A CN202110239153A CN113042603A CN 113042603 A CN113042603 A CN 113042603A CN 202110239153 A CN202110239153 A CN 202110239153A CN 113042603 A CN113042603 A CN 113042603A
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Abstract

本发明属于封头类零件加工领域，公开了一种可热处理强化铝合金薄壁异型曲面构件成形方法，首先进行板坯淬火热处理，然后基于淬火板坯进行薄壁异型曲面构件进行旋压成形，最后对旋压成形后的薄壁异型曲面构件时效热处理。本发明适用于航空航天用高强铝合金等金属材料异型曲面结构零件的精密成形，能够解决可热处理强化铝合金薄壁异型曲面构件在制造过程中的热处理变形大，旋压过程起皱严重和成形精度差等问题，实现构件整体高质量精确成形。

Description

可热处理强化铝合金薄壁异型曲面构件成形方法
技术领域
本发明属于封头类零件加工领域，涉及一种薄壁异型曲面构件成形方法，具体涉及一种可热处理强化铝合金薄壁异型曲面构件成形方法。
背景技术
大型运载火箭、远程导弹等航空航天高端装备的快速发展，要求大运力、低能耗、远射程和长寿命，因此要求其关键构件需要具有高性能、轻量化和高功效。球形、锥形和椭球形相结合的小厚径比薄壁燃料贮箱封头类高强铝合金薄壁异型曲面构件就是其中一类重要的典型代表。
目前，用于薄壁异型曲面构件成形制造的方法主要有：分瓣冲压+拼焊成形方法和旋压两种。其中，分瓣冲压+拼焊成形方法不仅工艺装备复杂、制造周期长、成本高，而且难以保证最终构件的成形精度和可靠性。与分瓣冲压+拼焊成形方法相比，旋压可实现薄壁异形曲面构件的无焊缝整体成形，能有效提高产品的可靠性，但在实现薄壁异型曲面构件旋压整体成形的同时，为了满足高强度性能的要求，需要对其进行淬火和时效热处理。淬火热处理工序一般在成形工序之后，然而，对于薄壁异型曲面构件，由于其具有构件大尺寸、壁厚薄和形状复杂的结构特点，使其对淬火过程的温度变化非常敏感，容易产生严重的淬火变形，直接影响其最终形状尺寸精度，且构件淬火工装复杂，操作难度大，淬火性能也难以保证。
其中据报道，沈阳航空航天大学赵天章等基于2198铝合金淬火状态下变形抗力低和塑性较好的特性，提出了淬火-旋压工艺，实现了大变形量的小尺寸锥形件塑性成形(赵天章，金龙，贾震等.2198铝锂合金新淬火状态旋压成形研究[J].塑性工程学报，2020，27(06):72-77.)。Hao等为了获得细小均匀分布的第二相，针对2A14铝合金曲母线锥筒形件采用了退火-淬火-2道次旋压工艺，从而将第二相晶粒尺寸控制在3～6μm区间(Hao Z L,YangZ Y,Wei W,et al.Finite element simulation and microstructureoftwo-passinnerspinningprocess ofcurved-generatrix cone cylindricalparts withannealing/quenching[J].JournalofCentral SouthUniversity,2019,26:3305-3314.)。以上研究结果表明，采用先淬火后旋压成形的工艺可以实现尺寸小、形状简单构件的高精度和高性能制造。
然而，对于具有小厚径比的极端尺寸可热处理强化铝合金薄壁异型曲面构件，其淬火过程中更易发生变形，旋压成形过程也容易产生失稳、起皱、破裂等缺陷，并直接影响构件最终的成形精度。另外，淬火和旋压过程还将对最后的时效性能产生影响。因此，针对该类构件在成形和热处理过程中的形状和性能控制难题，急需一种可热处理强化铝合金薄壁异型曲面构件成形方法。
发明内容
本发明的目的，是要提供一种可热处理强化铝合金薄壁异型曲面构件成形方法，以解决可热处理强化铝合金薄壁异型曲面构件制造过程中的热处理变形大，旋压过程起皱严重和成形精度差等问题，实现构件整体高质量精确成形。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种可热处理强化铝合金薄壁异型曲面构件成形方法，包括以下步骤：
S1、板坯淬火热处理
S11、在板坯淬火热处理前，将板坯进行加工，并在板坯的边缘设置用于连接吊装设备的吊索的T形钓饵；
S12、将加工后的板坯侧立装入固溶热处理炉中进行梯度升温，加热至固溶温度后恒温保持；
S13、保温时间结束后，通过吊装装置钩住T形钓饵，将板坯转移到淬火液槽中垂直浸入淬火，当板坯冷却至淬火液的温度时，淬火完成，得到淬火板坯；
S2、基于淬火板坯，针对球形、锥形和椭球形相结合的小厚径比高强铝合金薄壁异型曲面构件进行旋压成形
将淬火板坯转移到旋压机上进行旋压成形，旋压机的旋压成形模具包括结构和尺寸与目标薄壁异型曲面构件内型面一致的芯模和对称安装的主动旋轮、从动旋轮；
S21、确定旋轮初始位置
以芯模为基准确定旋轮初始位置，通过芯模确定主动旋轮与芯模接触点的初始位置坐标为(X0，Z0)，则淬火板坯转移到旋压机上后，主动旋轮与淬火板坯的接触点位置为(X0，Z0+t0)，从动旋轮与淬火板坯的接触点位置为(-X0，Z0+t0)；
其中，X0是主动旋轮在芯模径向的坐标值，Z0是主动旋轮在芯模轴向的坐标值；
S22、确定旋轮初始位置后，将淬火板坯凹面朝向芯模的方向固定在芯模上；
S23、以主动旋轮与淬火板坯的接触点位置为起点，通过主动旋轮对淬火板坯进行校形旋压，校形旋压的旋轮轨迹采用直线；
S24、对球段进行强旋成形
对淬火板坯进行校形旋压后，根据板坯的厚度t0和芯模半锥角α，计算旋压过程中主动旋轮与芯模之间的间隙tf及相应的旋轮运行轨迹，对球段进行强旋成形；
其中，tf＝t0sinα；
S25、对锥段进行n道次强旋和普旋成形
以锥段起点坐标即球段终点坐标为旋轮起点坐标，采用基圆半径为R的渐开线轨迹对凸缘进行锥段n道次强旋和普旋成形，R大于球形、锥形和椭球形相结合的小厚径比高强铝合金薄壁异型曲面构件大端直径；
若芯模锥段起点坐标为(X1，Z1)，终点坐标为(X2，Z2)，锥段的半锥角为αc，旋压道次为n，则旋轮运行轨迹如下：
第一道次，以起点坐标为(X1，Z1)，起始角度为αc的渐开线轨迹进行普旋；
第二道次，以(X1，Z1)为起点坐标进行贴模强旋，旋轮与芯模之间的间隙为tf＝t0sinαc，贴模强旋终点坐标为
Figure BDA0002961489020000031
然后以起点坐标为
Figure BDA0002961489020000032
起始角度为αc的渐开线轨迹进行普旋；
第三道次，以
Figure BDA0002961489020000033
为起点坐标进行贴模强旋，旋轮与芯模之间的间隙为tf＝t0sinαc，贴模强旋终点坐标为
Figure BDA0002961489020000041
然后以起点坐标为
Figure BDA0002961489020000042
起始角度为αc的渐开线轨迹进行普旋；
……
第n道次，首先以
Figure BDA0002961489020000043
)为起点坐标进行贴模强旋，旋轮与芯模之间的间隙为tf＝t0sinαc，贴模强旋终点坐标为(X2，Z2)；然后以起点坐标为(X2，Z2)，起始角度为αc的渐开线轨迹进行普旋；
所述起始角度为渐开线轨迹起点的加载轨迹切线与芯模中轴线的夹角；
S26、对椭球段进行m道次普旋和强旋收口
以椭球段起点即锥形段终点为收口旋压起点，进行m道次普旋和强旋收口，椭球段芯模半锥角从αc逐渐减小到零，道次的起点坐标的选择以半锥角变化作为依据：当半锥角大于15°时，半锥角每减小10°进行一道次普旋和强旋收口，当半锥角小于15°时，半锥角每减小5°进行一道次普旋和强旋收口，当半锥角小于或等于5°时，进行强旋收口；
强旋时，以tf＝t0sinαc作为旋轮与芯模之间的间隙；渐开线的起始角度与渐开线起点对应的芯模半锥角相等；
若椭球段长轴和短轴分别为a和b，根据椭圆方程
Figure BDA0002961489020000044
每道次起点坐标通过半锥角计算获得
Figure BDA0002961489020000045
椭球段旋轮运行轨迹如下：
第一道次，以起点坐标为(X2，Z2)，起始角度为αc的渐开线轨迹进行普旋；
第二道次，以(X2，Z2)为起点坐标进行贴模强旋，旋轮与芯模之间的间隙为tf＝t0sinαc，贴模强旋终点坐标为
Figure BDA0002961489020000051
然后以此为起点坐标，(αc-10°)为起始角度进行渐开线普旋；
以此类推，直到半锥角小于或等于5°，并以上一个贴模强旋终点坐标作为起点坐标，完成强旋收口，得到旋压成形后的薄壁异型曲面构件；
S3、旋压成形后的薄壁异型曲面构件时效热处理
S31、将得到的旋压成形后的薄壁异型曲面构件大端朝下平放在铝合金低温热处理炉中进行随炉升温进行时效热处理；
S32、加热至时效温度后恒温保持；
S33、保温结束后，通过吊装装置将薄壁异型曲面构件吊出热处理炉，静置空冷到室温，完成时效热处理。
作为限定，步骤S11中，在淬火热处理前，将板坯进行加工，加工后形状为方形板坯或圆形板坯；
所述T形钓饵包括顶端的横向面与竖直颈部，顶端的横向面与竖直颈部相连；
所述竖直颈部的最小宽度l满足函数关系
Figure BDA0002961489020000052
其中，G为方形板坯或圆形板坯的重量，单位kg，t0为方形板坯或圆形板坯的厚度，单位mm，σ0.2为方形板坯或圆形板坯在固溶温度下的屈服强度，单位MPa；
所述T形钓饵竖直颈部长度大于等于吊装作业所需最小距离；T形钓饵顶端的横向面长度为2l，宽度为1.5l。
作为第二种限定，步骤S12中，梯度升温时的升温速率≤5℃/min，固溶温度为465～535℃，恒温保持时间为40～60min。
作为第三种限定，步骤S13，在垂直浸入淬火过程中，是将方形板坯或圆形板坯匀速转移到淬火液槽的淬火液中，转移时间小于或等于wt0，w为转移系数，取值为4～6s/mm，转移时间为板坯从移出固溶热处理炉到接触淬火液的时间；
方形板坯从接触淬火液面到全部浸入淬火液中的入液时间为
Figure BDA0002961489020000061
圆形板坯从接触淬火液面到全部浸入淬火液中的入液时间为
Figure BDA0002961489020000062
其中，v为入液速度，v大于或等于0.5m/s，a为方形板坯的边长，d为圆形板坯的直径。
作为第四种限定，所述步骤S23中，校形旋压的旋轮轨迹与芯模中轴线夹角为80～85°。
作为第五种限定，步骤S24中，α大于锥段的半锥角αc且小于90°。
作为第六种限定，步骤S31中，铝合金低温热处理炉的升温速率小于5℃/min；步骤S32中，加热至时效温度为150～190℃，恒温保持时间为2～4h。
本发明由于采用了上述的技术方案，其与现有技术相比，所取得的技术进步在于：
(1)本发明在板坯淬火热处理时，对板坯采用侧立装入固溶热处理炉加热，并将板坯转移到淬火液槽中垂直淬火的方式，通过对加热速率和浸入速率进行控制，可减小板坯淬火变形和残余应力，从而减小淬火过程对后续旋压成形过程的不利影响；
(2)本发明针对淬火板坯旋压成形过程，对旋压起旋点的确定方法、板坯安装方向、旋压轨迹设计等做了规定，通过多道次分段旋压方式，减小了构件成形过程中的失稳起皱程度，避免了破裂失效的发生，提高了构件的成形精度；
(3)本发明对旋压成形后的薄壁异型曲面构件时效热处理时，通过加热速率和保温时间控制，减小了时效过程中构件的变形，提高了构件的力学性能；
(4)本发明可以解决可热处理强化铝合金薄壁异型曲面构件制造过程中的热处理变形大，旋压过程起皱严重和成形精度差等问题，实现构件整体高质量精确成形。
本发明属于封头类零件加工领域，适用于航空航天用高强铝合金等金属材料异型曲面结构零件的精密成形。
附图说明
图1是本发明的加工好的圆形板坯结构示意图；
图2是本发明的薄壁异型曲面构件结构示意图；
图3是本发明校形、球段、锥段、椭圆段的旋压轨迹示意图；
图4是本发明成形后的薄壁异型曲面构件实物图。
图中：1、圆形板坯；2、T形钓饵；3、横向面；4、竖直颈部。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步说明，但本领域的技术人员应当理解，本发明并不限于以下实施例，任何在本发明具体实施例基础上做出的改进和变化都在本发明权利要求保护的范围之内。
实施例可热处理强化铝合金薄壁异型曲面构件成形方法
S1、板坯淬火热处理
S11、在板坯淬火热处理前，将板坯加工成圆形板坯1，并在圆形板坯1的边缘设置用于连接吊装设备的吊索的T形钓饵2；
本步骤中，T形钓饵2包括顶端的横向面3与竖直颈部4，顶端的横向面3与竖直颈部4相连；竖直颈部4的最小宽度l满足函数关系
Figure BDA0002961489020000071
其中，G为圆形板坯1的重量，单位kg，t0为方形板坯或圆形板坯1的厚度，单位mm，σ0.2为圆形板坯1在固溶温度下的屈服强度，单位MPa；
T形钓饵2竖直颈部4长度大于等于吊装作业所需最小距离；T形钓饵2顶端的横向面3长度为2l，宽度为1.5l；
本步骤中板坯材料为中国航天科技集团长征机械厂提供的2219铝合金，密度ρ＝7800kg/m3，固溶温度530℃下的屈服强度σ0.2＝15MPa；本步骤中采用圆形板坯1进行淬火，圆形板坯1的直径d＝670mm，厚度为t0＝2mm。因此，计算得到T形钓饵2的竖直颈部4的宽度为9.16mm；如图1所示为加工好的圆形板坯1，其中T形钓饵2竖直颈部4长度取10mm；T形钓饵2顶端的横向面3长度和宽度分别为18.32mm和13.74mm；
S12、将加工后的圆形板坯1侧立装入固溶热处理炉中以2℃/min的升温速率进行梯度升温，加热至530℃的固溶温度后恒温保持40min进行固溶处理，使圆形板坯1温度均匀，第二相重新固溶到基体中，形成过饱和固溶体；
S13、保温结束后，通过吊装装置钩住T形钓饵2，将圆形板坯1转移到淬火液槽中垂直浸入淬火，当圆形板坯1冷却至淬火液的温度时，淬火完成，得到淬火板坯；
在垂直浸入淬火过程中，是将圆形板坯1匀速转移到淬火液槽的淬火液中，其中，w转移速度取值为5s/mm，转移时间小于或等于5t0，也就是10s，转移时间为板坯从移出固溶热处理炉到接触淬火液的时间；圆形板坯1从接触淬火液面到全部浸入淬火液中的入液时间为
Figure BDA0002961489020000081
式中，v为入液速度，v大于或等于0.5m/s，d为圆形板坯的直径；
本步骤中，转移时间为10s，入液时间约为1.2s，因此入液平均速度为0.558m/s；
S2、基于淬火板坯，针对球形、锥形和椭球形相结合的小厚径比高强铝合金薄壁异型曲面构件进行旋压成形
将淬火板坯转移到旋压机上进行旋压成形，成形构件结构如图2所示，旋压机的旋压成形模具包括结构和尺寸与目标薄壁异型曲面构件内型面一致的芯模和对称安装的主动旋轮、从动旋轮；其中，校形旋压的旋压轨迹、球段的旋轮运行轨迹、锥段多道次旋压轨迹、椭球段多道次旋压的示意图如图3所示；
S21、确定旋轮初始位置
以芯模为基准确定旋轮初始位置，通过芯模确定主动旋轮与芯模接触点的初始位置坐标为(X0，Z0)＝(45，285.73)，淬火板坯转移到旋压机上后，主动旋轮与淬火板坯的接触点位置为(X0，Z0+t0)＝(45，287.73)，从动旋轮与淬火板坯的接触点位置为(-X0，Z0+t0)＝(-45，287.73)
其中，X0是主动旋轮在芯模径向的坐标值，Z0是主动旋轮在芯模轴向的坐标值，单位：mm；
S22、确定旋轮初始位置后，将淬火板坯凹面朝向芯模的方向固定在芯模上；
S23、以主动旋轮与淬火板坯的接触点位置(45，287.73)为起点，通过主动旋轮对淬火板坯进行校形旋压，校形旋压的旋轮轨迹为直线，其与芯模中轴线夹角为85°；
S24、对球段进行强旋成形
对淬火板坯进行校形旋压后，根据圆形板坯1的厚度t0和芯模半锥角α，计算旋压过程中主动旋轮与芯模之间的间隙tf及相应的旋轮运行轨迹，对球段进行强旋成形；
其中，tf＝t0sinα，即tf＝2×sinα；α大于锥段的半锥角αc且小于90°。当旋轮行走到球段终点坐标(150，223.39)，即锥形段起点坐标时，tf＝2×sin50°＝1.53mm；
S25、对锥段进行四道次强旋和普旋成形
以锥段起点坐标即球段终点坐标(150，223.39)为旋轮起点坐标，采用基圆半径R为800mm的渐开线轨迹对凸缘进行锥段四道次旋压成形；
其中，锥段终点坐标为(283，110.6328)，锥段的半锥角为αc＝50°，则旋轮运行轨迹如下：
第一道次，以起点坐标为(150，223.39)，起始角度为50°的渐开线轨迹进行普旋；
第二道次，以(150，223.39)为起点坐标进行贴模强旋，旋轮与芯模之间的间隙为tf＝t0sinαc＝1.53mm，贴模强旋终点坐标为(200，181.4352)；然后以起点坐标为(200，181.4352)，起始角度为50°的渐开线轨迹进行普旋；
第三道次，以(200，181.4352)为起点坐标进行贴模强旋，旋轮与芯模之间的间隙为1.53mm，贴模强旋终点坐标为(250，139.4802)；然后以起点坐标为(250，139.4802)，起始角度为50°的渐开线轨迹进行普旋；
第四道次，以(250，139.4802)为起点坐标进行贴模强旋，旋轮与芯模之间的间隙为1.53mm，贴模强旋终点坐标为(283，110.6328)；然后以起点坐标为(283，110.6328)，起始角度为50°的渐开线轨迹进行普旋；
本步骤中，起始角度为渐开线起点的加载轨迹切线与芯模中轴线的夹角；
S26、对椭球段进行七道次普旋和强旋收口
以椭球段起点即锥形段终点(283，110.6328)为收口旋压起点，进行七道次普旋和强旋收口；
椭球段芯模半锥角从αc＝50°逐渐减小到零，道次的起点坐标的选择以半锥角变化作为依据：当半锥角大于15°时，半锥角每减小10°进行一道次普旋和强旋收口，当半锥角小于15°时，半锥角每减小5°进行一道次普旋和强旋收口，当半锥角小于或等于5°时，进行强旋收口；
强旋时，以tf＝t0sinαc作为旋轮与芯模之间的间隙；渐开线的起始角度与渐开线起点对应的芯模半锥角相等；
若椭球段长轴和短轴分别为a和b，根据椭圆方程
Figure BDA0002961489020000101
每道次起点坐标通过半锥角计算获得
Figure BDA0002961489020000102
因为锥段的半锥角为50°，因此，采用的收口普旋起始角度顺序为：
50°→40°→30°→20°→10°→5°；
计算获得的椭球段旋轮运行轨迹如下：
第一道次，以起点坐标为(283，110.6328)，起始角度为50°的渐开线轨迹进行普旋；
第二道次，以(283，110.6328)为起点进行贴模强旋，旋轮与芯模之间的间隙为1.53mm，贴模强旋终点坐标为(295.6，96.91144)；然后以此为起点坐标，40°为起始角度进行渐开线普旋；
第三道次，以(295.6，96.91144)为起点坐标进行贴模强旋，旋轮与芯模之间的间隙为1.53mm，贴模强旋终点坐标为(313.8，71.12928)；然后以此为起点坐标，30°为起始角度进行渐开线普旋；
第四道次，以(313.8，71.12928)为起点坐标进行贴模强旋，旋轮与芯模之间的间隙为1.53mm，贴模强旋终点坐标为(325.4，46.50806)；然后以此为起点坐标，20°为起始角度进行渐开线普旋；
第五道次，以(325.4，46.50806)为起点坐标进行贴模强旋，旋轮与芯模之间的间隙为1.53mm，贴模强旋终点坐标为(331.8，22.80351)；然后以此为起点坐标，10°为起始角度进行渐开线普旋；
第六道次，以(331.8，22.80351)为起点坐标进行贴模强旋，旋轮与芯模之间的间隙为1.53mm，贴模强旋终点坐标为(333.4，10.21029)；然后以此为起点坐标，5°为起始角度进行渐开线普旋；
第七道次，以(333.4，10.21029)为起点坐标进行贴模强旋，旋轮与芯模之间的间隙为1.53mm，贴模强旋终点坐标为(333.8，0)，得到旋压成形后的薄壁异型曲面构件；
S3、旋压成形后的薄壁异型曲面构件时效热处理
S31、将得到的旋压成形后的薄壁异型曲面构件大端朝下平放在铝合金低温热处理炉中进行随炉升温进行时效热处理；其中升温速率为3℃/min，
S32、加热至时效温度175℃后恒温保持3.5h，使第二相析出；
S33、保温结束后，通过吊装装置将薄壁异型曲面构件吊出热处理炉，静置空冷到室温，完成时效热处理。
如图4所示为最终得到的成形后的薄壁异型曲面构件，经测量，构件的表面质量、成形精度和性能均满足设计要求。
本实施例中，步骤S11中，在板坯淬火热处理前，将板坯加工成圆形板坯，实际中，还可将板坯加工成方形板坯，若将板坯加工成方形板坯，则步骤S13中，方形板坯从接触淬火液面到全部浸入淬火液中的入液时间为
Figure BDA0002961489020000111
其中，v为入液速度，v大于或等于0.5m/s，a为方形板坯的边长。
本实施例中，步骤S12中的梯度升温时的升温速率，固溶温度，恒温保持时间，步骤S13中的转移系数，步骤S23中的校形旋压的旋轮轨迹与芯模中轴线夹角，步骤S31中，铝合金低温热处理炉的升温速率；步骤S32中的加热至时效温度，恒温保持时间均为定值，在具体应用时可以根据具体的实际情况选择数值。

Claims (7)

1.一种可热处理强化铝合金薄壁异型曲面构件成形方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、板坯淬火热处理
S11、在板坯淬火热处理前，将板坯进行加工，并在板坯的边缘设置用于连接吊装设备的吊索的T形钓饵；
S12、将加工后的板坯侧立装入固溶热处理炉中进行梯度升温，加热至固溶温度后恒温保持；
S13、保温时间结束后，通过吊装装置钩住T形钓饵，将板坯转移到淬火液槽中垂直浸入淬火，当板坯冷却至淬火液的温度时，淬火完成，得到淬火板坯；
S2、基于淬火板坯，针对球形、锥形和椭球形相结合的小厚径比高强铝合金薄壁异型曲面构件进行旋压成形
将淬火板坯转移到旋压机上进行旋压成形，旋压机的旋压成形模具包括结构和尺寸与目标薄壁异型曲面构件内型面一致的芯模和对称安装的主动旋轮、从动旋轮；
S21、确定旋轮初始位置
以芯模为基准确定旋轮初始位置，通过芯模确定主动旋轮与芯模接触点的初始位置坐标为(X0，Z0)，则淬火板坯转移到旋压机上后，主动旋轮与淬火板坯的接触点位置为(X0，Z0+t0)，从动旋轮与淬火板坯的接触点位置为(-X0，Z0+t0)；
其中，X0是主动旋轮在芯模径向的坐标值，Z0是主动旋轮在芯模轴向的坐标值；
S22、确定旋轮初始位置后，将淬火板坯凹面朝向芯模的方向固定在芯模上；
S23、以主动旋轮与淬火板坯的接触点位置为起点，通过主动旋轮对淬火板坯进行校形旋压，校形旋压的旋轮轨迹采用直线；
S24、对球段进行强旋成形
对淬火板坯进行校形旋压后，根据板坯的厚度t0和芯模半锥角α，计算旋压过程中主动旋轮与芯模之间的间隙tf及相应的旋轮运行轨迹，对球段进行强旋成形；
其中，tf＝t0sinα；
S25、对锥段进行n道次强旋和普旋成形
以锥段起点坐标即球段终点坐标为旋轮起点坐标，采用基圆半径为R的渐开线轨迹对凸缘进行锥段n道次强旋和普旋成形，R大于球形、锥形和椭球形相结合的小厚径比高强铝合金薄壁异型曲面构件大端直径；
若芯模锥段起点坐标为(X1，Z1)，终点坐标为(X2，Z2)，锥段的半锥角为αc，旋压道次为n，则旋轮运行轨迹如下：
第一道次，以起点坐标为(X1，Z1)，起始角度为αc的渐开线轨迹进行普旋；
第二道次，以(X1，Z1)为起点坐标进行贴模强旋，旋轮与芯模之间的间隙为tf＝t0sinαc，贴模强旋终点坐标为
Figure FDA0002961489010000021
然后以起点坐标为
Figure FDA0002961489010000022
起始角度为αc的渐开线轨迹进行普旋；
第三道次，以
Figure FDA0002961489010000023
为起点坐标进行贴模强旋，旋轮与芯模之间的间隙为tf＝t0sinαc，贴模强旋终点坐标为
Figure FDA0002961489010000024
然后以起点坐标为
Figure FDA0002961489010000025
起始角度为αc的渐开线轨迹进行普旋；
……
第n道次，首先以
Figure FDA0002961489010000026
为起点坐标进行贴模强旋，旋轮与芯模之间的间隙为tf＝t0sinαc，贴模强旋终点坐标为(X2，Z2)；然后以起点坐标为(X2，Z2)，起始角度为αc的渐开线轨迹进行普旋；
所述起始角度为渐开线轨迹起点的加载轨迹切线与芯模中轴线的夹角；
S26、对椭球段进行m道次普旋和强旋收口
以椭球段起点即锥形段终点为收口旋压起点，进行m道次普旋和强旋收口，椭球段芯模半锥角从αc逐渐减小到零，道次的起点坐标的选择以半锥角变化作为依据：当半锥角大于15°时，半锥角每减小10°进行一道次普旋和强旋收口，当半锥角小于15°时，半锥角每减小5°进行一道次普旋和强旋收口，当半锥角小于或等于5°时，进行强旋收口；
强旋时，以tf＝t0sinαc作为旋轮与芯模之间的间隙；渐开线的起始角度与渐开线起点对应的芯模半锥角相等；
若椭球段长轴和短轴分别为a和b，根据椭圆方程
Figure FDA0002961489010000031
每道次起点坐标通过半锥角计算获得
Figure FDA0002961489010000032
椭球段旋轮运行轨迹如下：
第一道次，以起点坐标为(X2，Z2)，起始角度为αc的渐开线轨迹进行普旋；
第二道次，以(X2，Z2)为起点坐标进行贴模强旋，旋轮与芯模之间的间隙为tf＝t0sinαc，贴模强旋终点坐标为
Figure FDA0002961489010000033
然后以此为起点坐标，(αc-10°)为起始角度进行渐开线普旋；
以此类推，直到半锥角小于或等于5°，并以上一个贴模强旋终点坐标作为起点坐标，完成强旋收口，得到旋压成形后的薄壁异型曲面构件；
S3、旋压成形后的薄壁异型曲面构件时效热处理
S31、将得到的旋压成形后的薄壁异型曲面构件大端朝下平放在铝合金低温热处理炉中进行随炉升温进行时效热处理；
S32、加热至时效温度后恒温保持；
S33、保温结束后，通过吊装装置将薄壁异型曲面构件吊出热处理炉，静置空冷到室温，完成时效热处理。
2.根据权利要求1所述的可热处理强化铝合金薄壁异型曲面构件成形方法，其特征在于，步骤S11中，在淬火热处理前，将板坯进行加工，加工后形状为方形板坯或圆形板坯；
所述T形钓饵包括顶端的横向面与竖直颈部，顶端的横向面与竖直颈部相连；
所述竖直颈部的最小宽度l满足函数关系
Figure FDA0002961489010000041
其中，G为方形板坯或圆形板坯的重量，单位kg，t0为方形板坯或圆形板坯的厚度，单位mm，σ0.2为方形板坯或圆形板坯在固溶温度下的屈服强度，单位MPa；
所述T形钓饵竖直颈部长度大于等于吊装作业所需最小距离；T形钓饵顶端的横向面长度为2l，宽度为1.5l。
3.根据权利要求2所述的可热处理强化铝合金薄壁异型曲面构件成形方法，其特征在于，步骤S12中，梯度升温时的升温速率≤5℃/min，固溶温度为465～535℃，恒温保持时间为40～60min。
4.根据权利要求3所述的可热处理强化铝合金薄壁异型曲面构件成形方法，其特征在于，步骤S13，在垂直浸入淬火过程中，是将方形板坯或圆形板坯匀速转移到淬火液槽的淬火液中，转移时间小于或等于wt0，w为转移系数，取值为4～6s/mm，转移时间为板坯从移出固溶热处理炉到接触淬火液的时间；
方形板坯从接触淬火液面到全部浸入淬火液中的入液时间为
Figure FDA0002961489010000042
圆形板坯从接触淬火液面到全部浸入淬火液中的入液时间为
Figure FDA0002961489010000043
其中，v为入液速度，v大于或等于0.5m/s，a为方形板坯的边长，d为圆形板坯的直径。
5.根据权利要求1所述的可热处理强化铝合金薄壁异型曲面构件成形方法，其特征在于，所述步骤S23中，校形旋压的旋轮轨迹与芯模中轴线夹角为80～85°。
6.根据权利要求1所述的可热处理强化铝合金薄壁异型曲面构件成形方法，其特征在于，步骤S24中，α大于锥段的半锥角αc且小于90°。
7.根据权利要求1所述的可热处理强化铝合金薄壁异型曲面构件成形方法，其特征在于，步骤S31中，铝合金低温热处理炉的升温速率小于5℃/min；步骤S32中，加热至时效温度为150～190℃，恒温保持时间为2～4h。
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