CN115044807A - 一种飞机座舱盖悬挂装置及制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种飞机座舱盖悬挂装置及制备方法，属于飞行器部件制造领域。一种飞机座舱盖悬挂装置，由以下成分按重量百分比制成：Si6~9%、Cu0.5~1.2%、Mg0.3~1.5%、Ti0.1~0.35%、Sr0.002~0.006%、B0.01~0.06%、Fe0~0.5%、Zn0~0.5%、Mn0~0.5%、余量为Alto100；所述悬挂装置通过低压铸造后经T6处理；它可以实现提高铸件的力学性能。

Description

一种飞机座舱盖悬挂装置及制备方法

技术领域

本发明属于飞行器部件制造领域，更具体地说，涉及一种飞机座舱盖悬挂装置及制备方法。

背景技术

因为力学性能要求高，原有的飞机座舱盖悬挂装置都是7075锻造的，锻造方式是：先锻成四方铝块，重约230Kg，而加工后只有10Kg，加工成本很高；因材料去除率大，加工变形也非常大。

一般都会通过低压铸造来控制装置的制造成本；但是现有的低压铸造技术，如专利号为CN202110123256.1的一种两室低压铸造保温炉及低压铸造方法，以及专利号为CN201610261682.0的低压铸造方法及设备，它们都是仅将低压铸造后的铸件单独取出后再通过热处理来提高铸件的力学性能；热处理所使用的热量需要重新获取，对于高温的熔融金属液的热量没有很好地利用，浪费了现有存在的热量，也减慢了铸件加工的所需时间。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于提供一种飞机座舱盖悬挂装置及制备方法，它可以实现提高铸件的力学性能，利用低压铸造时的熔融金属液热量对铸造完成的铸件进行热处理，降低成本的消耗，缩短加工的所需时间。

本发明的目的在于，提供一种飞机座舱盖悬挂装置及制备方法，包括以下总重量百分比的化学元素：Si6～9％、Cu0.5～1.2％、Mg0.3～1.5％、Ti0.1～0.35％、 Sr0.002～0.006％、B0.01～0.06％、Fe0～0.5％、Zn0～0.5％、Mn0～0.5％、余量为 Alto100；所述悬挂装置通过低压铸造后经T6处理。

作为本发明的进一步改进，包括以下总重量百分比的化学元素：Si6～9％、 Cu0.5～1.2％、Mg0.3～1.5％、Ti0.1～0.35％、Sr0.002～0.006％、B0.01～0.06％、 Fe0.5％、Zn0～.5％、Mn0.5％、余量为Alto100。

本发明的另一目的在于，提供一种飞机座舱盖悬挂装置的制备方法，用于制备一种飞机座舱盖悬挂装置，包括以下步骤：

S1.将铝硅铜合金的熔融金属液通过低压铸造的方式在型腔中铸成初始铸件；

S2.将经过熔融金属液加热的空气充入模具外周，对模具及初始铸件进行时长10～30min的保温；

S3.疏散模具外周的热空气，并打开模具对初始铸件进行降温；

S4.合拢模具，在将经过熔融金属液加热的空气充入模具外周，对模具及冷却后的初始铸件进行时长5～20h的加热保温；

S5.疏散模具外周的热空气，并打开模具对初始铸件进行降温，直至初始铸件降温至室温，成为完成铸件。

作为本发明的进一步改进，S1至S5中所使用的设备包括熔融炉、模具和保温罩；熔融炉内设有未满腔的熔融金属液、通液管和与通液管滑动连接的阻尼板；通液管的进液口位于熔融金属液的下层，并与熔融炉内底壁之间留有间隙；熔融炉的补液口115位于熔融金属液的下层，且始终位于阻尼板下侧；熔融炉的进气口始终低于熔融金属液的液面，且始终位于阻尼板上侧；阻尼板套设于通液管外周，并将熔融金属液分隔成上下两个液层，阻尼板开设有连通上下侧的阻尼孔；熔融炉内熔融金属液上侧的腔室为气腔，气腔与保温罩通过气阀连通，气阀是常闭的，气阀开启须气腔内气压达到或超过设定的压力阈值。

作为本发明的进一步改进，通液管的进液口处设有限位板；限位板始终位于阻尼板下侧，限位板固定地设置于通液管外周，限位板上端固定地设置有封堵杆，封堵杆与阻尼孔位置对应，封堵杆外径与阻尼孔内径一致，封堵杆与阻尼孔轴孔配合时，阻尼板上下侧封闭隔离。

作为本发明的进一步改进，在S1步骤中，阻尼板上侧的熔融金属液通过阻尼孔流入阻尼板下侧，以进入通液管中；气阀常闭，气腔内气压升高速度与熔融金属液通过阻尼孔的流速对应匹配，以使阻尼板无向下移动的趋势。

作为本发明的进一步改进，在S2步骤中，熔融炉的进气速度大于在S1 步骤中的进气速度；气腔内气压升高速度大于熔融金属液通过阻尼孔的流速，以使阻尼板受到上层熔融金属液的压迫具有向下移动的趋势，直至封堵杆与阻尼孔配合密封，此时气腔内气压持续升高，气阀开启。

作为本发明的进一步改进，保温罩包括隔热罩体、耐热气囊和压力传感器；耐热气囊固定地设置于模具外周，以在模具外周形成保温腔室；隔热罩体固定地套设于耐热气囊外，隔热罩体内腔室空间大于耐热气囊的初始体积，以使耐热气囊具有膨胀的空间；压力传感器固定地设置于隔热罩体的内壁，压力传感器处于耐热气囊膨胀方向上，初始状态下耐热气囊的囊壁与压力传感器3之间留有间隙，压力传感器与外设的控制器电性连接。

作为本发明的进一步改进，熔融炉的进气管路上设有电磁阀，电磁阀与控制器电性连接，以使电磁阀的开合大小受控制器的控制；在压力传感器在接收到压力信号后，控制器控制电磁阀关闭；在压力传感器失去压力信号的接收后，控制器控制电磁阀打开。

作为本发明的进一步改进，耐热气囊的囊壁上设有气口；气口是常闭的，气口的双向流通的；模具的型芯包括金属芯和砂芯，金属芯是可开启式的，金属芯开启后裸露出初始铸件和砂芯。

相比于现有技术，本发明的有益效果在于：

本发明的悬挂装置由以下成分按重量百分比制成：Si6～9％、Cu0.5～1.2％、Mg0.3～1.5％、Ti0.1～0.35％、Sr0.002～0.006％、B0.01～0.06％、Fe0～0.5％、 Zn0～0.5％、Mn0～0.5％、余量为Alto100，经低压铸造、T6处理后，本体抗拉强度≥350MPa，本体屈服强度≥300MPa，本体断后延伸率≥5％，具备良好的力学性能；

本发明的悬挂装置通过低压铸造的方式来铸件，使得成本相对现有的铸造方式低很多，且加工周期短；加工后能保证尺寸精度要求，变形小；

本发明在模具内铸成初始铸件后，继续排入空气，空气被熔融金属液加热后进入模具外侧的保温腔室中，对模具和内部的初始铸件进行加热，可以直接进行固溶处理和人工时效，利用了熔融金属液的温度，减少了能源消耗；

本发明在高温空气进入保温腔室中时，阻尼板的阻尼孔被封闭，使得阻尼板上侧和下侧的液体均无法进入通液管中，避免通液管中的压力过大，导致对初始铸件造成不利的影响。

附图说明

图1为本发明的悬挂装置的立体结构示意图；

图2为本发明的加工设备的平面剖视结构示意图；

图3为本发明的S1步骤时保温炉体内进气方向和液体流动方向示意图；

图4为本发明的S2步骤时保温炉体内进气方向和液体流动方向示意图；

图5为本发明的S2步骤时保温腔室的进气方向和膨胀方向示意图；

图6为本发明的通液管的进液口处的立体结构示意图。

图中标号说明：

熔融炉1、保温炉体111、通液管112、阻尼板113、气阀114、补液口115、限位板116、封堵杆117、气包121、电磁阀122、

模具2、型芯21、型腔22、

保温罩3、隔热罩体31、耐热气囊32、气口33、压力传感器34。

具体实施方式

具体实施例一：请参阅图1的一种飞机座舱盖悬挂装置，包括以下总重量百分比的化学元素：Si6～9％、Cu0.5～1.2％、Mg0.3～1.5％、Ti0.1～0.35％、 Sr0.002～0.006％、B0.01～0.06％、Fe0～0.5％、Zn0～0.5％、Mn0～0.5％、余量为 Alto100；所述悬挂装置通过低压铸造后经T6处理。

优选的，其中，Fe0.5％、Zn0～.5％、Mn0.5％。

优选的，所述悬挂装置包括以下总重量百分比的化学元素：Si7.2～8.8％、 Cu0.6～1.0％、Mg0.5～0.8％、Ti0.1～0.2％、Sr0.002～0.006％、B0.01～0.06％、 Fe0～0.2％、余量为Alto100。

制备上述的悬挂装置的方法，包括以下步骤：

S1.将铝硅铜合金的熔融金属液通过低压铸造的方式在型腔22中铸成初始铸件；

S2.将经过熔融金属液加热的空气充入模具2外周，对模具2及初始铸件进行时长10～30min的保温；

S3.疏散模具2外周的热空气，并打开模具2对初始铸件进行降温；

S4.合拢模具2，在将经过熔融金属液加热的空气充入模具2外周，对模具2及冷却后的初始铸件进行时长5～20h的加热保温；

S5.疏散模具2外周的热空气，并打开模具2对初始铸件进行降温，直至初始铸件降温至室温，成为完成铸件。

步骤S1至S5中所使用的设备包括熔融炉1、模具2和保温罩3；

熔融炉1包括保温炉体111和气包121；

保温炉体111内设有未满腔的熔融金属液、通液管112和与通液管112 滑动连接的阻尼板113；

保温炉体111与气包121之间通过气路连接，气路上设有电磁阀122，电磁阀122控制气路的通断和通过流量；电磁阀122与外设的控制器电性连接，以使电磁阀122的启闭、开合大小受控制器的控制；气路在保温炉体111上的口子为保温炉体111的进气口，进气口始终低于熔融金属液的液面，即保温炉体111通入的气体先进入熔融金属液内，受熔融金属液的加热后再上升浮出液面；

通液管112的进液口位于熔融金属液的下层，以将下层洁净无杂质的金属液排出，上侧的金属液会掺杂有氧化物等杂质；进液口与保温炉体111内底壁之间留有间隙，避免金属液难以进入进液口内；

阻尼板113套设于通液管112外周，且阻尼板113外缘与保温炉体111 的内侧壁密封滑动连接，阻尼板113始终位于进气口下侧；阻尼板113将熔融金属液分隔成上下两个液层，阻尼板113开设有连通上下侧的阻尼孔；保温炉体111内熔融金属液上侧的腔室为气腔，气腔的出气口为气阀114；气阀 114是常闭的，气阀114开启须气腔内气压达到或超过设定的压力阈值；

通液管112的进液口处设有限位板116；限位板116始终位于阻尼板113 下侧，限位板116固定地设置于通液管112外周，限位板116上端固定地设置有封堵杆117，封堵杆117与阻尼孔位置对应，封堵杆117外径与阻尼孔内径一致，封堵杆117与阻尼孔轴孔配合时，阻尼板113上下侧封闭隔离；限位板116为阻尼板113在向下运动的限位部件；

保温炉体111的补液口115位于熔融金属液的下层，且始终位于阻尼板 113下侧；补液口115是常闭的，保温炉体111通过补液口115补充熔融金属液。

模具2固定地设置于保温炉体111上侧；模具2包括型芯21，型芯21内为型腔22；型腔22与通液管112的出液口连通，以使熔融金属液进入型腔 22内冷却形成初始铸件；模具2的型芯21包括金属芯和砂芯，金属芯是可开启式的，金属芯开启后裸露出初始铸件和砂芯。

保温罩3包括隔热罩体31、耐热气囊32和压力传感器34；

耐热气囊32固定地设置于模具2外周，以在模具2外周形成保温腔室；保温腔室的进气口为气阀114；耐热气囊32的囊壁上设有气口33；气口33 是常闭的，气口33的双向流通的；通过气口33可排出保温腔室内的热气，也可向保温腔室内灌注冷气；

隔热罩体31固定地套设于耐热气囊32外，隔热罩体31内腔室空间大于耐热气囊32的初始体积，以使耐热气囊32具有膨胀的空间；

压力传感器34固定地设置于隔热罩体31的内壁，压力传感器34处于耐热气囊32膨胀方向上，初始状态下耐热气囊32的囊壁与压力传感器34之间留有间隙，压力传感器34与外设的控制器电性连接。

工作原理：在S1步骤中，气包121向保温炉体111内输出气体，气体充入保温炉体111内的流速较慢，气体进入熔融金属液中后，向上浮出液面，进入气腔中，气腔气压增大，压迫熔融金属液向下移动，由于气体流速较慢，阻尼板113上侧的熔融金属液通过阻尼孔流入阻尼板113下侧，以进入通液管112中，通过阻尼孔的熔融金属液的流速可以消除气腔内气压的升高；与现有技术相同的，熔融金属液被通液管112排入型腔22中后，冷却形成初始铸件；

在S2步骤中，先打开保温炉体111的补液口115，使熔融金属液液面下降，将通液管112中的熔融金属液与初始铸件分离；关闭补液口115；控制器控制电磁阀122开口扩大，进入保温炉体111内的气体流速增加，气腔内气压升高的速度变大，通过阻尼孔流出熔融金属液，已经无法满足抵消气腔内气压升高的速度了，此时气腔内的气压间接的压迫阻尼板113向下移动，阻尼板113与限位板116抵接，阻尼孔与封堵杆117配合密封，阻尼板113上下侧形成独立的空间，此时由于阻尼板113的下降，通液管112中的熔融金属液会上升，但控制好先前打开补液口115时排出的液量，即可保证此时通液管112中的熔融金属液不会再与初始铸件接触；接下来，气包121继续向保温炉体111内充气，气腔内的气压继续升高直至打开气阀114，气阀114将气腔与保温腔室连通，气腔内的空气向保温腔室内转移，使得模具2受到高温气体的加热和保温；在此期间，耐热气囊32会膨胀直至压迫压力传感器34；当压力传感器34第一次接收到压力信号时，控制器控制电磁阀122关闭，气腔内气压不再升高，气阀114关闭，保温腔室封闭，保温腔室内的高温气体对模具2加热，由于高温气体的热量不断地被模具2吸收，耐热气囊32会回缩，直至不再与压力传感器34接触，当压力传感器34失去了压力信号的接收后，控制器控制电磁阀122打开，继续向保温腔室内间接地充气，使得在不浪费气体的情况下，保护耐热气囊32、压力传感器34不被压迫，模具2又能受到恒定的温度加热；

在S3步骤中，打开模具2的金属芯，裸露出初始铸件，并打开耐热气囊 32的气口33，将保温腔室内的高温气体排净，并充入低温的惰性气体，使初始铸件快速冷却，达到固溶处理的目的；

在S4步骤中，合拢模具2，关闭气口33，继续用S2中的方法将高温气体充入保温腔室中,；

在S5步骤中，打开模具2的金属芯，裸露出初始铸件，并打开耐热气囊 32的气口33，将保温腔室内的高温气体排净，并充入低温的惰性气体，使初始铸件快速冷却，达到人工时效的目的；

通过上述步骤，将初始铸件处理成为完成铸件。

实验方法：

按照GB/T 7999-2015《铝及铝合金光电直读发射光谱分析方法》，使用光谱仪对具体实施例一中制得的悬挂装置进行化学成分的检测，检测结果如表1所示：

表1

按照GB/T 228.1-2010《金属材料拉伸试验第1部分：室温试验方法》，使用电子万能材料试验机对具体实施例一中制得的悬挂装置进行力学性能分的检测，检测结果如表2所示：

表2。

Claims (10)

1.一种飞机座舱盖悬挂装置，其特征在于：包括以下总重量百分比的化学元素：Si6~9%、Cu0.5~1.2%、Mg0.3~1.5%、Ti0.1~0.35%、Sr0.002~0.006%、B0.01~0.06%、Fe0~0.5%、Zn0~0.5%、Mn0~0.5%、余量为Alto100；所述悬挂装置通过低压铸造后经T6处理。

2.根据权利要求1所述的一种飞机座舱盖悬挂装置，其特征在于：包括以下总重量百分比的化学元素：Si6~9%、Cu0.5~1.2%、Mg0.3~1.5%、Ti0.1~0.35%、Sr0.002~0.006%、B0.01~0.06%、Fe0.5%、Zn0~.5%、Mn0.5%、余量为Alto100。

3.一种飞机座舱盖悬挂装置的制备方法，用于制备根据权利要求1或2所述的一种飞机座舱盖悬挂装置，其特征在于：包括以下步骤：

S1.将铝硅铜合金的熔融金属液通过低压铸造的方式在型腔（22）中铸成初始铸件；

S2.将经过熔融金属液加热的空气充入模具（2）外周，对模具（2）及初始铸件进行时长10~30min的保温；

S3.疏散模具（2）外周的热空气，并打开模具（2）对初始铸件进行降温；

S4.合拢模具（2），在将经过熔融金属液加热的空气充入模具（2）外周，对模具（2）及冷却后的初始铸件进行时长5~20h的加热保温；

S5.疏散模具（2）外周的热空气，并打开模具（2）对初始铸件进行降温，直至初始铸件降温至室温，成为完成铸件。

4.根据权利要求3所述的一种飞机座舱盖悬挂装置的制备方法，其特征在于：S1至S5中所使用的设备包括熔融炉（1）、模具（2）和保温罩（3）；熔融炉（1）内设有未满腔的熔融金属液、通液管（112）和与通液管（112）滑动连接的阻尼板（113）；通液管（112）的进液口位于熔融金属液的下层，并与熔融炉（1）内底壁之间留有间隙；熔融炉（1）的补液口（115）位于熔融金属液的下层，且始终位于阻尼板（113）下侧；熔融炉（1）的进气口始终低于熔融金属液的液面，且始终位于阻尼板（113）上侧；阻尼板（113）套设于通液管（112）外周，并将熔融金属液分隔成上下两个液层，阻尼板（113）开设有连通上下侧的阻尼孔；熔融炉（1）内熔融金属液上侧的腔室为气腔，气腔与保温罩（3）通过气阀（114）连通，气阀（114）是常闭的，气阀（114）开启须气腔内气压达到或超过设定的压力阈值。

5.根据权利要求4所述的一种飞机座舱盖悬挂装置的制备方法，其特征在于：通液管（112）的进液口处设有限位板（116）；限位板（116）始终位于阻尼板（113）下侧，限位板（116）固定地设置于通液管（112）外周，限位板（116）上端固定地设置有封堵杆（117），封堵杆（117）与阻尼孔位置对应，封堵杆（117）外径与阻尼孔内径一致，封堵杆（117）与阻尼孔轴孔配合时，阻尼板（113）上下侧封闭隔离。

6.根据权利要求4所述的一种飞机座舱盖悬挂装置的制备方法，其特征在于：在S1步骤中，阻尼板（113）上侧的熔融金属液通过阻尼孔流入阻尼板（113）下侧，以进入通液管（112）中；气阀（114）常闭，气腔内气压升高速度与熔融金属液通过阻尼孔的流速对应匹配，以使阻尼板（113）无向下移动的趋势。

7.根据权利要求5所述的一种飞机座舱盖悬挂装置的制备方法，其特征在于：在S2步骤中，熔融炉（1）的进气速度大于在S1步骤中的进气速度；气腔内气压升高速度大于熔融金属液通过阻尼孔的流速，以使阻尼板（113）受到上层熔融金属液的压迫具有向下移动的趋势，直至封堵杆（117）与阻尼孔配合密封，此时气腔内气压持续升高，气阀（114）开启。

8.根据权利要求4所述的一种飞机座舱盖悬挂装置的制备方法，其特征在于：保温罩（3）包括隔热罩体（31）、耐热气囊（32）和压力传感器（34）；耐热气囊（32）固定地设置于模具（2）外周，以在模具（2）外周形成保温腔室；隔热罩体（31）固定地套设于耐热气囊（32）外，隔热罩体（31）内腔室空间大于耐热气囊（32）的初始体积，以使耐热气囊（32）具有膨胀的空间；压力传感器（34）固定地设置于隔热罩体（31）的内壁，压力传感器（34）处于耐热气囊（32）膨胀方向上，初始状态下耐热气囊（32）的囊壁与压力传感器（34）之间留有间隙，压力传感器（34）与外设的控制器电性连接。

9.根据权利要求8所述的一种飞机座舱盖悬挂装置的制备方法，其特征在于：熔融炉（1）的进气管路上设有电磁阀（122），电磁阀（122）与控制器电性连接，以使电磁阀（122）的开合大小受控制器的控制；在压力传感器（34）在接收到压力信号后，控制器控制电磁阀（122）关闭；在压力传感器（34）失去压力信号的接收后，控制器控制电磁阀（122）打开。

10.根据权利要求8所述的一种飞机座舱盖悬挂装置的制备方法，其特征在于：耐热气囊（32）的囊壁上设有气口（33）；气口（33）是常闭的，气口（33）的双向流通的；模具（2）的型芯（21）包括金属芯和砂芯，金属芯是可开启式的，金属芯开启后裸露出初始铸件和砂芯。

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