[发明专利]一种温度场均匀的铝合金构件时效成形方法

说明书

本发明提供了一种温度场均匀的铝合金构件时效成形方法，所述时效成形在复合加热装置中完成，所述复合加热装置包括热压罐以及向热压罐内发出微波的微波发生器，所述构件设置于所述热压罐内的模具上；所述模具和铝合金构件均为非吸波材料；所述时效成形过程中在铝合金构件的上表面的部分面积处和/或在模具的下表面的部分面积处设置有吸波材料，使得采用热压罐对铝合金构件加热而对其时效成形的过程中，在连续或间断地开启微波发生器时所述吸波材料吸收微波而对铝合金构件进行局部的温度补偿。本发明运用吸波材料吸收微波升温速率快的特点，利用热传导将热量传递到构件和模具的低温区域进行温度补偿，使得构件在时效成形过程中温度场保持均匀。

技术领域

本发明涉及时效成形技术领域，特别地，涉及一种温度场均匀的铝合金构件时效成形方法。

背景技术

壁板热压罐时效成形工艺过程可以划分为三个过程：加载阶段、蠕变成形阶段和卸载阶段，如图1所示。

(1)加载阶段。首先将经平板铣削后的壁板构件放置在模具上，利用真空带膜将壁板与模具上表面之间密封，抽真空气压加载使壁板向模具型面贴合。

(2)蠕变成形阶段。将壁板与模具整体放入热压罐中，开始对容器内进行升温升压直到预定值，然后保温保压一定的时间；这个阶段壁板发生蠕变变形和应力松弛，部分弹性变形转换为永久的塑性变形；同时材料微观组织发生变化，性能得到提高。

(3)卸载阶段。保温结束，热压罐内降温至设定温度后卸除载荷，壁板发生回弹，最终获得所需的外形。

与传统壁板类构件的金属加工过程(如喷丸、滚弯成形等)相比，时效成形方法在弹性加载条件下应力松弛成形和时效析出成性，大大减小残余应力、提高强度、获得较高精度以及良好稳定性。欧美等先进国家在20世纪50年代就开展了对该技术的相关研究。至今，波音、空客等几家大型飞机制造企业已经利用该项技术生产飞机机翼蒙皮和壁板等构件，如空客公司用7055铝合金材料制造A380飞机上机翼壁板。时效成形技术在我国起步较晚，与国际先进水平存在较大的差距，尚未见航空航天用大型壁板类构件应用此技术的报道。

目前，为提高产品在热压罐内时效成形的温度均匀性，专利CN104441698A提出一种调整热压罐内流场温度均匀性的方法，采用鼓风装置改变热压罐内低温区域流体的流动速度，加快该区域流体和外界的换热速率，进而使热压罐流场温度均匀；专利CN101962708A公开一种大型板材真空退火炉多温区均温性控制系统及其控制方法，其控制系统包括多个温控仪、多个功率调节器和均温巡检仪，通过对均温巡检仪所检测信号进行分析处理以及对各温控仪和各功率调节器的工作过程进行监控，从而保证炉内流场温度均匀；专利CN104046770A涉及一种加热炉温度场均匀性的控制方法，通过采取预热段，加热I段，加热II段，以及均热段等多步升温的方式，控制产品内部温度差来保证生产过程产品温度场相对均匀。

通过上述背景介绍可知，专利CN104441698A和CN101962708A主要是通过提高热压罐内流场温度均匀性的方式来提高产品温度均匀性，然而，对于金属构件时效成形过程而言，由于大型构件几何结构复杂导致与热压罐内热空气交换不均匀，同时受大型复杂模具工装结构温度场不均匀的热传递影响，构件温度不均匀不可避免，无法通过改善流体温度均匀性而改变。此外，专利CN104046770A通过改变升温方式的方法不一定适合大型金属构件的时效析出强化过程，有局限性且降低了生产效率。

综上所述，目前尚无针对大型金属构件时效成形过程中构件温度场均匀性有效控制的方法。

发明内容

本发明目的在于提供一种温度场均匀的铝合金构件时效成形方法，以解决现有技术没有针对大型金属构件时效成形过程中构件温度均匀性有效控制的方法的技术问题。