[发明专利]机载共形曲面薄壁件的应力处理方法

说明书

本发明涉及一种机载共形曲面薄壁件的应力处理方法，应用于机载共形曲面薄壁件的加工工艺流程中，应力处理方法包括深冷时效处理和振动时效处理。本发明针对不同类型机载共形铝合金薄壁件的加工，引入深冷处理、振动时效等多种新型去应力方式，在分析研究各种去应力方式对典型机载共形铝合金薄壁件应力变形处理效果的基础上，形成能提高机载共形铝合金薄壁件几何尺寸和形位精度的稳定性和合格率的，多种去应力方式综合运用的处理方法。

技术领域

本发明属于铝合金薄壁件的加工技术领域，具体涉及一种机载共形曲面薄壁件的应力处理方法。

背景技术

由于飞行器表面多为曲面，并多存在薄壁、异形等特殊结构要素，这大大提升了机载共形设备的加工难度，然而金属加工产生的残余应力问题由来已久，业已证明，在金属切削加工过程中，已加工表面层产生残余应力，同时又由于切削过程切削力和切削热的作用以及材料的去除导致工件基体状态发生变化等综合因素的影响，使得零件内部原有的残余应力重新分布并与表层残余应力耦合形成新的残余应力分布规律，残余应力的存在，严重影响了已加工零件的几何尺寸稳定性。通过大量查阅国内外相关资料发现，因残余应力导致结构件变形问题不只是材料、工艺的问题，而更具有一般意义，任何材料只要进行切削加工，就会发生不同程度的变形，这种变形对于兼具功能特性与高尺寸精度的机载共形设备来说，更是有着致命的影响，因此如何消除机载共形薄壁结构件在机加过程中残余应力，避免零件发生应力变形成为共形技术运用的一个重点和难点。

铝合金以其密度低、强度高、热加工性能好等优点，一直是航空航天、军工电子、装备制造业等众多领域中常见的最主要结构材料。而铝合金不仅具有强度高、塑性好、易成形等诸多特点，而且密度较小，所以其较之碳钢和不锈钢薄壁件更能满足军工产品日益严苛的轻质减重要求。因此机载共形铝合金薄壁件正以其无法替代的优越性正被广泛应用。

目前，用于机载共形薄壁结构件的各系列铝合金强度较高，硬度较大，塑性相对较差，薄壁加工时成形困难，易产生裂纹。铝合金通过固溶强化获得高强韧性的同时，会在一定程度上产生较严重的淬火残余应力，所产生的残余应力引起的机载共形薄壁件耐应力腐蚀性能与疲劳强度下降，以及机械加工时尺寸不稳定等系列问题一直是困扰机载共形薄壁件机械加工的难题。鉴于机载共形铝合金薄壁零件在切削加工过程中的工艺特点，基本排除采用单一的低温去应力退火的可能性，而通过机械冷压、压缩或振动等应力消除方法对薄壁件的处理极易产生二次接触应力变形。

现有的机载共形铝合金薄壁件热处理后校正成形的加工方法，仅采用单一的有效手段加工消除零件的形变，最终获得的几何尺寸和形位精度的稳定性和合格率较差。

因此寻找一种适用于机载共形铝合金薄壁件的综合去应力处理方式是保证产品性能的关键。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种机载共形曲面薄壁件的应力处理方法，能够解决机载共形曲面薄壁件类型的零件在加工过程中极易产生大量得残余应力，从而造成零件尺寸稳定性较差的问题。

根据本发明提供了一种机载共形曲面薄壁件的应力处理方法，应用于机载共形曲面薄壁件的加工工艺流程中，其中，典型机载共形曲面薄壁件的加工工艺流程的基本工序依次为：备料，铣削粗加工，去毛刺校形一，半精铣一，去毛刺攻钻，固溶预处理，校形二，半精铣二，去应力热处理，精铣，特种加工，去毛刺校形三，应力处理方法包括深冷时效处理和振动时效处理；

其中，除铣削粗加工与去毛刺校形一之间的工序间隙和半精铣一与去毛刺攻钻之间的工序间隙外，振动时效处理可以应用于加工工艺流程的所有工序间隙中；

深冷时效处理只应用于去毛刺校形一与半精铣一之间的工序间隙、去毛刺攻钻与固溶预处理之间的工序间隙、固溶预处理与校形二之间的工序间隙以及去应力热处理和精铣之间的工序间隙中。

在一个实施例中，进行深冷时效处理的深冷操作箱的内部设有搁物架，其中，搁物架为一端固定，另一端水平悬空的刚性悬臂梁。