[发明专利]一种铝合金贮箱半球壳体的成形方法

说明书

本发明提供了一种铝合金贮箱半球壳体成形方法，属于航天用贮箱制造技术领域。本发明实施例提供的铝合金贮箱半球壳体成形方法，通过对固溶处理后的旋压件坯料内表面进行机加工使其与旋压模具匹配，既实现利用同一套旋压模具进行形变热处理工艺，使铝合金壳体达到T87态，节约了模具成本，又在机加工过程中释放部分淬火应力；后续车加工减薄时，通过在粗加工、半精加工及精加工中匹配递减的转速、进给速率和进刀量，控制淬火应力梯次性均匀释放并减小加工应力产生趋势，进一步降低大尺寸半球贮箱壳体不同加工阶段的残余应力，使加工得到的贮箱半球壳体满足设计和使用要求(壁厚满足设计尺寸的0.9^+0.2mm)，且尺寸合格率≥95％。

技术领域

本发明属于航天用贮箱制造技术领域，具体涉及一种铝合金贮箱半球壳体的成形方法。

背景技术

直径达φ1～2m量级、壁厚仅1.0mm左右的大尺寸薄壁2219铝合金贮箱半球壳体在航天飞行器上有着广泛的应用，贮箱重量直接影响飞行器的有效载荷和在轨时间，因此，对贮箱的尺寸精度控制和重量控制提出了极高要求。针对大尺寸薄壁铝合金贮箱半球壳体，现有技术一般采用板材旋压成形半球形坯料，再进行固溶、时效处理以提高力学性能，而后机械加工减薄成形，得到半球贮箱壳体最终状态为T62态。

T62态并不是2219铝合金最佳的力学性能状态，T62态的强度要低于可热处理强化铝合金(如2219、2195、2A14等)的最佳性能状态T87态，T87态为固溶热处理+冷加工变形量约7％+人工时效态。然而，由于T87态因固溶淬火和冷变形产生的残余应力趋势较T62态仅因固溶淬火而导致的残余应力趋势明显增大，在大直径贮箱壳体的机械车加工减薄过程中，由于残余应力释放叠加加工应力产生而导致了更严重的局部变形及壁厚超差问题，将无法满足设计和应用要求。

目前，亟需一种铝合金贮箱半球壳体的成形方法，以实现T87态大直径薄壁可热处理强化铝合金贮箱半球壳体的壁厚精确控制。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的上述问题，提供一种铝合金贮箱半球壳体的成形方法，加工得到的贮箱半球壳体满足设计和使用要求(壁厚满足设计尺寸的0.9^+0.2mm)，且尺寸合格率≥95％。

本发明的上述目的主要是通过如下技术方案予以实现的：

一种铝合金贮箱半球壳体成形方法，包括以下步骤：

步骤(一)、通过旋压模具将铝合金圆板热旋压成形为半球壳体旋压件坯料；

步骤(二)、对所述半球壳体旋压件坯料进行固溶处理；

步骤(三)、对固溶处理后的半球壳体旋压件坯料内表面进行机加工，以使所述半球壳体旋压件坯料的内形面与所述旋压模具外形面匹配；

步骤(四)、将步骤(三)车加工后的半球壳体旋压件坯料再次装卡到所述旋压模具，进行变形量为5～10％的冷旋成形，得到半球壳体旋压件；

步骤(五)、对步骤(四)得到的半球壳体旋压件进行时效处理；

步骤(六)、对时效处理后的旋压件进行粗车加工，加工时车床主轴转速为150～170r/min，进给速率为150～170mm/min，每道次进刀量控制在2.0mm以内，直至加工得到的旋压件壁厚比半球壳体设计壁厚大4.0-4.5mm；

步骤(七)、对步骤(六)粗车加工得到的旋压件依次进行半精车加工和精车机加工，得到大尺寸薄壁铝合金贮箱半球壳体。

在一可选实施例中，步骤(三)所述的机加工包括：

车床主轴转速为180～200r/min，进给速率为180～200mm/min，单道次进刀量控制在0.5mm以内。