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【发明授权】一种铝锂合金复杂薄壁结构件的超低温柔性成形方法_北京卫星制造厂有限公司_202011435530.0 

申请/专利权人:北京卫星制造厂有限公司

申请日:2020-12-07

公开(公告)日:2022-09-27

公开(公告)号:CN112676459B

主分类号:B21D37/10

分类号:B21D37/10;B21D37/16;B21D22/20;B21D22/26

优先权:

专利状态码:有效-授权

法律状态:2022.09.27#授权;2021.05.07#实质审查的生效;2021.04.20#公开

摘要:本发明涉及铝锂合金复杂薄壁结构件的特种成形制造工艺技术领域,具体地是指一种铝锂合金复杂结构件超低温柔性成形方法,薄壁是指结构件的壁厚不大于5mm,复杂结构件是指结构件的外形为空间曲面结构,该装置尤其适合成型铝锂合金薄壁复杂结构件。本发明利用铝锂合金在超低温下增塑、增强的特点,采用超低温柔性成形方法对铝锂合金板进行柔性成形,可以解决铝锂合金复杂薄壁结构件室温成形难以成形复杂形状构件,断裂韧性差,室温成形易出现微裂纹等缺陷,成形回弹大,构件形状尺寸精度难以得到保证的难题。

主权项:1.一种铝锂合金薄壁结构件的超低温柔性成形方法,其特征在于步骤包括:步骤一,读取铝锂合金薄壁结构件三维设计模型,根据该三维设计模型得到锂合金薄壁结构件的板料材料、曲面的曲率和板料的厚度,再根据得到的铝锂合金薄壁结构件的板料材料、曲面的曲率和板料的厚度通过有限元分析将复杂铝锂合金薄壁结构件三维设计模型展开为二维平面模型;步骤二,对步骤一得到的二维平面模型进行修正,根据修正后的二维平面模型通过激光切割的方式切割铝锂合金薄壁结构件展开料;步骤三,对步骤二的激光切割完的展开料进行固溶处理;步骤四,将第三隔冷保温层放置在凹模座上,将凹模座垫块B放置在第三隔冷保温层上,然后将双层耐低温密封圈放置到凹模座垫块B开有的双层密封沟槽中,然后将低温成形凹模垫块A放置到凹模座垫块B上,然后在低温成形凹模垫块A上放置铝锂合金板;安装完成后将凹模座放在液压机的下工作平台上,然后用压板将凹模座固定在液压机的下工作平台上;步骤五,将超低温周向密封圈用第一螺钉安装在第二压边内圈上形成一组合体E,将第一隔冷保温层放置在超低温周向密封圈和第二压边内圈形成的组合体E上,并用第二螺钉紧固,然后将第一隔冷保温层和该组合体E安装在第一压边圈上,形成大组合体F,大组合体F通过与双动液压机的压边缸连接的接口直接安装到双动液压机的压边缸上;步骤六,利用第一高压转接接头将独立低温液体介质系统源A和凹模座连接起来,利用第二高压转接接头将独立低温液体介质系统源B和低温成形凹模垫块A连接起来;步骤七,将步骤三制造完成的铝锂合金板,放置在低温成形凹模垫块A上,压边时采用定间隙的方法,压边间隙通过旁边加半圆形垫环的形式实现;步骤八,成形凸模20由多点凸模本体10和多个多点凸模头8组成,将不同形状的多点凸模头通过多点凸模头上的螺纹直接连接在多点凸模本体上的螺纹孔中,然后将成形凸模的多点凸模本体通过与双动液压机的主缸连接的接口直接连接到双动液压机的主缸上;双动液压机的主缸控制多点凸模本体向下移动;步骤九,利用压边缸控制大组合体F向下移动使第二压边内圈的下表面与铝锂合金板接触并施加压边力;步骤十,独立低温液体介质系统源B通过第一充液接口向低温成形凹模垫块A充入第一高压低温液体介质,第一高压低温液体介质通过第一进液通道进入低温成形凹模垫块A开有的第一低温液体介质通道中,低温成形凹模垫块A逐步填满第一高压低温液体介质;步骤十一,双动液压机的主缸控制多点凸模本体向下移动,随之带动多点凸模头向下移动,当多点凸模头的下表面与铝锂合金板的上表面之间距离为设定值时,独立低温液体介质系统源A按照初始液室压力曲线通过第二充液接口向高压低温充液室充入第二高压低温液体介质,第二高压低温液体介质通过第二进液通道进入凹模座和凹模套开有的第二低温液体介质通道,从而进入高压低温充液室中;步骤十二,多点凸模本体继续向下移动,随之带动多点凸模头继续向下移动,下移过程中压边力保持不变,此时,继续通过第二充液接口向高压低温充液室充入第二高压低温液体介质,提高高压低温充液室内部第二高压低温液体介质的压力至0.3σs~0.6σsMPa,σs为铝锂合金板材的屈服强度,单位为MPa;步骤十三,当高压低温充液室3内部建立起0.3σs~0.6σsMPa的液室压力,铝锂合金板的温度达到-100℃~-196℃,多点凸模本体继续下行,铝锂合金板逐渐流入高压低温充液室,直至成形结束,成形出铝锂合金薄壁结构件;步骤十四,多点低温充液成形结束后,卸载高压低温充液室内的压力以及低温成形凹模垫块A中的压力,多点凸模本体回程,然后双动液压机压边缸带动大组合体F上行,卸载压边力,使模具处于打开状态,取出成形完成的铝锂合金薄壁结构件;该方法所使用的成形装置包括凹模座、凹模套、双层耐低温密封圈、第一隔冷保温层、超低温周向密封圈、多点凸模头、凸模本体、第一压边圈、第二压边内圈、第二隔冷保温层、低温成形凹模垫块A、凹模座垫块B、第三隔冷保温层和第四隔冷保温层;凹模座为整体圆柱形结构,中间留有圆柱形的内腔,即凹模座为敞口带底的空心圆柱体;凹模套为敞口带底的空心圆柱体,即凹模套带有空腔;凹模套的外径与凹模座的内径相匹配,凹模套放置在凹模座的内腔中;凹模套的外表面与凹模座的内表面之间有第四隔冷保温层;多点凸模本体为一顶端带有手柄的圆柱,多点凸模本体的底端带有螺纹孔;多点凸模头包括多个钢柱,钢柱的一端带有外螺纹,钢柱的另一端为半球型结构,钢柱带有外螺纹的一端与多点凸模本体的底端通过螺纹连接;多点凸模头位于凹模套的空腔内;多个钢柱均布紧密排列;多个多点凸模头和多点凸模本体组成成形凸模;第二压边内圈为圆环结构;第一隔冷保温层为圆环结构;第一压边圈为圆环结构;第二压边内圈、第一隔冷保温层、第一压边圈从下到上依次套装在成形凸模上,即首先将第二压边内圈套装在成形凸模上,然后将第一隔冷保温层套装在成形凸模上,最后将第一压边圈套装在成形凸模上;凹模座垫块B为圆环结构;低温成形凹模垫块A为圆环结构,低温成形凹模垫块A固定连接在凹模座垫块B上面,且低温成形凹模垫块A和凹模座垫块B之间通过双层耐低温密封圈进行密封,低温成形凹模垫块A和凹模座垫块B固定连接后一起套装在凹模套2上,凹模座垫块B与凹模座之间通过第三隔冷保温层进行隔冷保温;第二压边内圈位于低温成形凹模垫块A的上方;超低温周向密封圈套装在第二压边内圈的外表面;第二隔冷保温层套装在低温成形凹模垫块A和凹模座垫块B的外表面,用于对低温成形凹模垫块A和凹模座垫块B进行隔冷保温。

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