[发明专利]一种蠕变时效成形调控方法

说明书

本发明提供了一种蠕变时效成形调控方法，在铝合金板材坯料切割之前，在坯料上切割出若干个试样，各个试样的长度方向与铝合金板材坯料的轧制方向之间的夹角均不同，将各试样装夹到蠕变试验机中，对各个试样进行蠕变试验，实时测量各个试样的蠕变量，以蠕变量最大且蠕变速度最快的试样的长度方向作为铝合金板材的主要成形方向。本发明通过在蠕变试验机中先测试铝合金板材坯料沿各个方向的蠕变性能，确定出铝合金板材坯料的最佳成形方向，再对对铝合金板材坯料进行切割下料，可提高铝合金板材的成形极限，使铝合金板材以较快的速度达到较大的曲率，进而可降低达到目标成形曲率所需要的载荷、时间、或温度，提高蠕变成形的成功率与效率。

技术领域

本发明涉及蠕变时效成形技术，尤其是一种蠕变时效成形调控方法。

背景技术

蠕变时效成形技术是将金属的蠕变行为与时效强化行为巧妙的结合起来的一种新型成形技术，蠕变时效成形技术利用金属材料在人工时效温度与弹性应力共同作用下保持一段时间后发生的蠕变变形，得到具有一定形状的构件，具有损伤小，成形精度高，残余应力小，重复性好等多方面的优点。随着我国工业的不断进步，我国的航空航天技术得到飞速发展，蠕变时效成形技术不断的进步，成为航空航天产品制造领域中一项不可或缺的大型壁板成形技术。在蠕变时效成形过程中，成形量的大小一直是一个被重点关注的问题，它直接影响了构件可以形成的最大曲率，材料的成形极限(即最大成形量)包括蠕变变形与塑性变形，成形极限决定了所能得到的最大曲率，随着航空航天产品的规格与种类不断增加，所要得到的构件的最大曲率也越来越大，曲率越大(即产品越弯)，则构件越难成形，航空航天产品需求的尺寸在不断增大，对蠕变的最大成极限与成形效率的要求也在不断提高。

现有技术中，提高材料的成形量的的方法主要有增加蠕变时效时间、提高蠕变时效温度、提高加载载荷与改变预变形这几种，过长的时间或过高的温度都会造成试件的强度减弱，影响服役性能，增加载荷会造成较大概率的屈曲或褶皱(一种失稳现象)，使成形失败，增加预变形则会造成试件的延伸率下降，对后续的焊接过程带来挑战，因此，这些方法都有自身的局限性。目前，机翼壁板、火箭贮箱等大型壁板的材质多采用高强航空铝合金，在蠕变成形工艺中，先将铝合金板材在放置于成形模具上，再转至热压罐中利用蠕变时效成形工艺加工成曲面构件(如用于拼接成半球面的瓜瓣状曲面、用于拼接成圆柱面的弧形面)，再将若干块的曲面构件拼焊成整体的大构件(如半球面或圆筒构件)，铝合金板材多采用轧制工艺加工而来，目前铝合金板材在成形模具上的摆放方式均为保持铝合金板材的长度方向与铝合金板材的轧制方向重合，由于轧制方向并不一定是最容易蠕变成形的方向，所以这样的摆放方式对铝合金板材的蠕变成形并不是最有利的，即铝合金板材的成形极限不够大，这就会造成一个整体的大构件需要分拆成多个小块的曲面构件，或需要很长的成形加工时间。成形极限越小，所需分拆的数量越多或者所需成形加工时间越长，而现在的飞机、火箭等航空航天产品都是朝着大吨位、大体积方向发展的，这就会使得在相同的成形极限条件下，单个整体的大越大，其构件所需分拆的小块曲面构件数量越多，这就会增加制造难度，降低生产效率，对产品的质量也不利，因此，现有技术中需要一种方案来解决这个问题。

发明内容

本发明目的在于提供一种蠕变时效成形调控方法，以解决背景技术中提出的问题。

一种蠕变时效成形调控方法，具体是在调控蠕变时效成形过程的时效时间、时效温度、加载载荷和预变形中的至少一种因素以外，还考察和调控蠕变时效成形过程中铝合金板材轧制方向与成形后的曲面构件即模具型面上曲率最大的曲线所在的平面之间的夹角这个因素，以便得到最佳的蠕变时效成形之前的切割下料方式和/或得到最佳的蠕变时效成形的模具设计方式，进而使得蠕变成形时铝合金构件的成形效率提高和/或蠕变成形后的铝合金构件具有理想的产品性能。

进一步的，对所述蠕变时效成形过程中铝合金板材轧制方向与模具型面上曲率最大的曲线所在的平面之间的夹角这一因素的考察和调控具体包括以下步骤：