[发明专利]一种复杂曲率铝合金构件真空蠕变时效成形的方法

说明书

本发明提供一种复杂曲率铝合金构件真空蠕变时效成形的方法，所述方法包括使用一种用于复杂曲率铝合金构件真空蠕变时效成形的装置，所述装置包括含复杂曲率的模具型面以及设置在模具型面上的定位结构，所述模具型面上开设有通孔，所述定位结构包括相应焊接设置在所述通孔中的固定块和设置在固定块内的圆柱形定位柱，固定块上设有用于插入所述定位柱的圆柱形盲孔，且所述定位结构的材料强度大于所述模具型面的材料强度，在成形原材料铝合金板的周边区域开设两个分别用于两个定位柱插入的腰形通孔。本发明所述装置和方法能够使铝合金构件完全贴合模具型面上的成形目标区域，实现构件的精确制造。

技术领域

本发明涉及大型复杂曲率薄壁铝合金构件精确成形制造技术领域，特别是涉及一种航空航天用具有复杂大曲率、高成形应力特征的大型薄壁构件真空蠕变时效成形的方法。

背景技术

蠕变时效成形是为实现航空航天用大型整体高强铝合金构件精确成形与高性能成性协同制造而发展起来的一种新型钣金成形方法，具有成形精度高、成本低、重复率高、残余应力低等优点。该技术目前主要应用于具有小曲率和低成形应力特征的构件成形制造，如飞机机翼上蒙皮。这类构件由于曲率半径大，成形模具型面整体变化平缓，构件在气压加载时不会移动很大，贴膜后能够覆盖模具型面上的目标区域。而针对复杂大曲率、高成形应力的大型铝合金构件蠕变时效成形，模具型面上不同位置曲率相差很大，模具型面整体上呈现内凹形，这会导致构件在气压加载中会移动很大，不能够完全贴合目标区域，因此构件弯曲加载过程中必须精确定位才能使构件贴合目标区域，最终制造出满足精度要求的构件。也就是说，目前现有技术中的方法只能制备小曲率或单向曲率，构件在气压加载时不会产生很大的不确定移动的铝合金构件。如专利CN201410711920.4提供一种大曲率铝合金整体壁板构件的制备方法，包括，步骤A，将壁板固溶淬火；步骤B，将步骤A得到的壁板置于由薄膜覆盖层和成形模具共同构成的密封环境中，在抽真空条件下壁板先后发生弹性形变和塑性形变得到变形壁板；壁板所处密封环境中温度为15～35℃、真空度为-0.1MPa～-0.05MPa、处理时间为5～60min；步骤C，将步骤B中得到的变形壁板原位蠕变应力松弛时效，蠕变应力松弛时效时间为2h以上；步骤D，卸载而得到所述大曲率铝合金壁板构件。使用该方法制备大曲率铝合金整体壁板构件，大大减小了产品的残余应力、提高了产品强度、获得了较高成形精度以及良好性能的产品。

而现有技术中并没有一种针对复杂曲率铝合金构件蠕变时效成形的装置或方法。

发明内容

本发明针对复杂大曲率、高成形应力的大型铝合金构件蠕变时效成形，提出了一种具有精确定位功能的成形装置和方法。

具体地，本发明提供一种复杂曲率铝合金构件真空蠕变时效成形的方法，所述方法包括使用一种用于复杂曲率铝合金构件真空蠕变时效成形的装置，所述装置包括含复杂曲率的模具型面以及设置在模具型面上的定位结构，所述模具型面上开设有通孔，所述定位结构包括相应焊接设置在所述通孔中的固定块和设置在固定块内的圆柱形定位柱，固定块上设有用于插入所述定位柱的圆柱形盲孔，且所述定位结构的材料强度大于所述模具型面的材料强度，在成形原材料铝合金板的周边区域开设两个腰形通孔，所述腰形通孔开设在铝合金构件产品的周边外侧，铝合金板真空和热压成形后切割去除含腰形通孔的部分而得到目标尺寸和目标曲率的铝合金构件，在成形前和成形过程中，两个腰形通孔中各插入一个定位柱以便对铝合金板的一端定位。

具体地，所述模具型面的材料例如为Q235钢，而所述固定块和定位柱的材料均为高铬钢或45钢。