[发明专利]一种宽幅带筋板材及其整体成形方法

说明书

本发明涉及一种宽幅带筋板材及其整体成形方法，先分别将合金坯料、挤压模具、挤压筒加热至目标预热温度，保温后，将所述挤压模具安装到挤压机上，对合金坯料进行挤压成型处理，获得带筋圆筒件；再对带筋圆筒件进行拉拔减薄处理，减小圆筒体的筒壁厚度和筋条的高度；沿带筋圆筒件的轴线方向将带筋圆筒件剖开、展平，通过蠕变时效整形处理，获得宽幅带筋板材成品。本发明首次以较低吨挤压机实现了宽幅带筋板材整体成形的目标，解决了宽幅带筋板材制造难度大、设备投资大、成本高的瓶颈问题。本发明的方法可广泛应用于有色金属及合金宽幅带筋板材的成形。

技术领域

本发明涉及一种宽幅带筋板材及其整体成形方法，属于有色金属塑性变形技术领域。

背景技术

随着航空航天及交通运输装备制造技术的发展，对于有色金属或合金大型曲面用带筋板材的整体性能及尺寸规格要求越来越高。而目前航空航天军工及交通装备用铝合金大型曲面构件采用薄板加筋条铆接或厚板整体铣削成形方法制造。铆接成形降低了宽幅薄壁板的性能均一性，增加了整体重量并降低了装配效率；整体铣削成形方法使得原材料利用率低，成品率低，且产生的残余应力增加了曲面构件的扭曲变形倾向，进而影响到高性能装备的整体质量。

由于宽幅带筋板材在挤压过程中，横截面形状、尺寸差异巨大，金属流变易失稳，致使型材在挤压过程中出现扭曲、折叠、开裂等缺陷，甚至会出现断裂、不成形等现象。一般地，宽幅带筋板材包括板材和多根分布于板材表面的筋条。

在现有挤压设备条件下，125MN挤压机只能满足幅宽为MAX800mm左右的型材挤压需求，225MN挤压机只具备生产幅宽为1000mm的带筋板材，且大型挤压机对模具制造要求高，导致产品加工成本极高。同时，国内大型挤压机（1万吨以上）数量少，一般挤压机规格小于75MN。目前尚未发现具备挤压幅宽能力在1100mm以上的挤压机。

受目前设计水平和工艺制作水平限制，航空航天军工及交通运输用有色金属或合金超宽幅带筋薄板材整体成形技术尚未形成。

发明内容

本发明专利针对现有技术存在的上述不足，提供一种宽幅带筋板材及其整体成形方法，与现有技术相比具有更低的制造成本，且能制造出性能更优的宽幅带筋板材，实现低吨位挤压/拉拔装备（75MN挤压机）进行低成本整体成形制造宽幅带筋板材的目标。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：

一种宽幅带筋板材的整体成形方法，包括如下步骤：

S1、分别将合金坯料、挤压模具、挤压筒加热至目标预热温度，保温1-8h后，将所述挤压模具安装到挤压机上，对合金坯料进行挤压成型处理，获得带筋圆筒件；

其中，所述带筋圆筒件包括圆筒体和多根与圆筒体一体连接的筋条，所述筋条沿圆筒体的长度方向延伸且分布于圆筒体的内壁和/或外壁上；

S2、对步骤S1获得的带筋圆筒件进行拉拔减薄处理，减小圆筒体的筒壁厚度和筋条的厚度；

S3、沿步骤S2处理后的带筋圆筒件的轴线方向将带筋圆筒件剖开，通过蠕变时效整形处理实现展平，获得宽幅带筋板材成品。

进一步地，所述合金坯料通过熔铸获得，具体地，熔铸过程包括配料、投料、升温熔化、搅拌、熔体处理、铸造等工序。

进一步地，在步骤S1之前，还包括对合金坯料进行均质处理的步骤，以减小铸锭偏析、消除粗大共晶相。

进一步地，当合金坯料为铝合金坯料时，均质温度为450-475℃，时间为15-30h；当合金坯料为镁合金坯料时，均质温度为450-520℃，时间为6-15h；当合金坯料为铜合金坯料时，均质温度为820-870℃，时间为2-6h。

进一步地，所述合金坯料为棒材。