[发明专利]一种采用开缝芯棒冷挤压强化装配孔的工艺

说明书

本发明涉及一种采用开缝芯棒冷挤压强化装配孔的工艺，（1）在对被挤压工件装配孔冷挤压强化前，开缝芯棒（4）正面依次穿过辅助板（3）、被挤压工件装配孔；开缝芯棒上对称设有多个狭缝，则开缝芯棒工作环可收缩，不对被挤压工件装配孔进行挤压强化。（2）向开缝芯棒内插入支撑棒，则开缝芯棒工作环位置处不可收缩，其直径大于被挤压工件装配孔孔径，匀速拉出开缝芯棒的过程，开缝芯棒工作环挤压装配孔孔壁，使其发生塑性变形，从而实现强化效果。该发明在孔挤压强化过程中不需要使用衬套，消除了挤压过程中衬套的消耗，从而提高了挤压强化效果。

技术领域

本发明提出一种采用开缝芯棒冷挤压强化装配孔的工艺，属于孔冷挤压强化精密加工技术领域。

技术背景

铝合金、钛合金具有密度小、强度高、力学性能佳、抗腐蚀性能强等特点，在航空零部件中应用非常广泛。宽体客机上有数万个装配孔，需要在装配孔中安装紧固件进行装配。装配孔孔边容易形成应力集中，应力集中易于产生裂纹、增加裂纹扩展速率，装配孔工件因裂纹的存在降低了使用性能，缩短了装配孔工件的疲劳寿命。

随着铝合金、钛合金及其叠层结构航空材料在航空零部件中的用量日渐增多，提高铝合金、钛合金及其叠层结构材料装配孔的疲劳性能和抗疲劳强度、延长被挤压工件的服役寿命显得非常重要。被挤压工件装配孔的冷挤压强化技术，通过对装配孔工件进行局部强化，改变装配孔孔壁的残余应力分布状况，从而提高装配孔工件的疲劳性能、延长装配孔工件的服役寿命。比如，公开号为CN104626726A的中国专利申请文件，提供一种CFRP复合材料层合板装配孔的冷挤压强化方法，所述方法包括：a、提供衬套，所述衬套能够装设于所述装配孔内；b、提供带锥度的金属芯棒，并将所述芯棒插入所述衬套中；c、将所述衬套装入所述装配孔；d、通过挤压设备对所述芯棒施加轴向力，以使所述芯棒的最大直径部位对所述衬套实施挤压；e、将所述芯棒移除，所述衬套被固持于所述装配孔内。该专利申请文件针对CFRP复合材料层合板的装配孔采用衬套并配合冷挤压强化工艺，可以有效提高制件的疲劳寿命，延长飞机的服役时间。由于衬套紧固在装配孔内，增加了连接结构的耐磨性，并有助于装配紧固件的拆卸和制件的维修。但该专利申请文件，使用实心挤压芯棒对被挤压工件装配孔进行冷挤压强化。

目前，开缝衬套、实心挤压芯棒被广泛的应用到带孔工件的冷挤压强化。然而，使用开缝衬套对带孔工件进行冷挤压强化，挤压芯棒不直接与装配孔孔壁接触，引起挤压量不能全部的作用于装配孔孔壁，挤压量作用于开缝衬套导致衬套发生的塑性变形较大，发生大变形的开缝衬套不能再次用于孔冷挤压强化，严重增加了孔冷挤压强化工艺成本；使用实心挤压芯棒直接对装配孔进行冷挤压强化，不能进行较大挤压量的孔挤压强化，限制了装配孔的挤压强化范围。

基于使用开缝衬套对装配孔进行冷挤压强化、使用实心挤压芯棒直接对装配孔进行冷挤压强化，存在开缝衬套不能重复使用、挤压效率低、不能进行大挤压量的挤压等问题，为此该发明提出利用开缝芯棒对装配孔进行冷挤压强化，旨在实现开缝芯棒重复使用、提高挤压效率、增大孔挤压量。

发明内容

针对使用开缝衬套对被挤压工件装配孔进行冷挤压强化，挤压芯棒不与装配孔孔壁直接接触，引起挤压量不能全部作用于孔壁，挤压量作用于开缝衬套使开缝衬套发生塑性变形，导致衬套不能重复使用，严重的增加了孔冷挤压强化工艺成本；使用实心挤压芯棒对被挤压工件装配孔进行冷挤压强化，不能进行大挤压量的挤压的问题，本发明提出一种采用开缝芯棒冷挤压强化装配孔的工艺，使用该发明对被挤压工件装配孔进行冷挤压强化，不需要使用衬套，挤压量全部作用于装配孔孔壁，消除了孔冷挤压强化过程中衬套的消耗。采用的开缝芯棒由于开缝的存在，开缝芯棒工作环位置可以进行收缩，可以实现大挤压量的挤压。开缝芯棒和支撑棒材料的硬度高于被挤压工件，孔冷挤压强化过程中开缝芯棒和支撑棒发生的变形小，因此开缝芯棒和支撑棒可以重复使用，减小了孔冷挤压强化工艺成本。

技术方案

一种采用开缝芯棒冷挤压强化装配孔的工艺，过程如下：