[发明专利]一种Φ3350mm2195铝锂合金整体箱底旋压件壁厚控制方法

说明书

一种Φ3350mm整体箱底旋压件壁厚控制方法，特别是一种Ф3350mm 2195铝锂合金整体箱底旋压件的壁厚控制方法，属于贮箱壳体制造技术领域。具体的，Ф3350mm 2195铝锂合金整体箱底旋压件通过精确设计成形间隙、对旋压道次和强‑普旋行程精确设计和控制以及采用正‑反旋交替进行、强‑普旋相结合的成形工艺，使箱底旋压件分段旋压、逐段贴模，提高了箱底旋压件的成形质量和壁厚精度，Ф3350mm 2195铝锂合金整体箱底旋压件同一环向壁厚差≤0.8mm，实测壁厚值与理论壁厚值的差值≤0.5mm。

技术领域

本发明涉及一种铝锂合金整体箱底旋压件壁厚控制方法，特别涉及一种Φ3350mm2195铝锂合金整体箱底旋压件的壁厚控制方法，属于贮箱壳体制造技术领域。

背景技术

高运载效率和高可靠性是大型、超大型运载火箭(直径≥3350mm)等航天飞行器永恒的追求。采用轻质高强箭体结构材料和结构件整体制造(尽量减少或者消除焊缝)是实现航天飞行器轻质化和高可靠性的有效途径。

贮箱箱底作为箭体结构的关键部段，与运载火箭等飞行器的可靠性密切相关。目前，国外Φ5000mm级主流运载火箭其贮箱箱底均实现了整体成形，而我国在役及在研的运载火箭贮箱其箱底结构均采用了瓜瓣拼焊成形，箱底焊缝长度将近1km，大量焊缝的存在严重制约了运载火箭等飞行器的可靠性。

为满足大型、超大型运载火箭(直径≥3350mm)等航天飞行器高运载效率和高可靠性要求，其对直径Φ3350mm2195铝锂合金贮箱半球壳体制造技术提出了需求。

针对内径≥Ф3350mm的大型、超大型2195铝锂合金贮箱箱底结构，其成形后一般需要通过T6热处理(固溶——淬火——时效)来获得良好的综合力学性能，而在T6热处理过程中箱底结构必然出现变形，尤其是在淬火阶段；另外，箱底结构成形过程中经历了较大变形，其内部累积了较大的残余应力，而热处理过程进一步恶化了其内部应力状态，极易引发箱底结构局部变形，因此大型、超大型2195铝锂合金贮箱箱底结构的成形路径一般为先将原材料成形为箱底旋压件、然后再加工减薄成为整体旋压箱底。

针对内径≥Ф3350mm的大型、超大型2195铝锂合金贮箱箱底结构，主流的制造工艺为整体旋压成形。箱底结构整体旋压过程中可最大限度地提升其结构强度，同时可以获得较好的型面轮廓度和尺寸精度。

针对内径≥Ф3350mm的大型、超大型2195铝锂合金整体旋压箱底结构，其成形的难点主要为2195铝锂合金变形抗力较大，导致旋压件同一环向壁厚均匀性较差；同时随着旋压件环向直径增大，相应位置的实际壁厚相对理论壁厚值出现了较大偏离，越接近大端口部位置，拉薄效应愈发显著。上述情况严重恶化了箱底旋压件的壁厚精度，减少了预设的箱底结构内、外型面的加工余量，增加了箱底结构壁厚超差的风险，甚至将出现壁厚不满足技/战术指标而导致构件直接报废的情况出现。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供了一种Φ3350mm2195铝锂合金整体箱底旋压件壁厚控制方法，通过精确设计成形间隙、对旋压道次和强-普旋行程精确设计和控制以及采用正-反旋交替进行、强-普旋相结合的成形工艺，使箱底旋压件分段旋压、逐段贴模，提高了箱底旋压件的成形质量和壁厚精度，Φ3350mm 2195铝锂合金整体箱底旋压件同一环向壁厚差≤0.8mm，实测壁厚值与理论壁厚值的差值≤0.5mm。

本发明目的通过以下技术方案予以实现：

一种Φ3350mm 2195铝锂合金整体箱底旋压件壁厚控制方法，该方法的步骤包括：

(一)设计箱底旋压件成形间隙

根据旋压芯模外型面母线方程和热胀差异补偿公式进行箱底旋压件成形间隙设计，同时为了提升箱底旋压件的贴模效果，间隙设计采用负偏离，如公式(1)所示：