[发明专利]一种大规格铝锂合金旋压壳体热处理残余应力消除方法

说明书

本发明公开了一种大规格铝锂合金旋压壳体热处理残余应力消除方法，选择旋压壳体在接近时效温度的高温状态下进行振动时效处理，同时利用多台激振器和固定夹具，结合固定支撑体位置、激振点位置、激振频率、振动时间等工艺参数控制，有效提高的应力叠加效果，使得壳体整体产生共振并是其内部发生微观的塑性变形，从而使工件内部的残余应力得以消除和均化，能够解决迅速有效地消除口部直径超过3000mm的大规格铝锂合金旋压壳体热处理残余应力的技术问题。

技术领域

本发明属于先进材料技术领域，涉及一种大规格铝锂合金旋压壳体热处理残余应力消除方法

背景技术

采用新型高性能铝锂合金，比如2195铝锂合金替代常规的2A14、2219等铝合金，并结合先进的整体旋压精密成形工艺实现贮箱箱底的制造，是未来航天大型燃料贮箱制造重要的发展方向。经过旋压成形后的大规格铝锂合金壳体件，为了使其达到设计要求的力学性能，需要热处理工艺，比如采用固溶处理—淬火—时效处理的T6热处理工艺制度进行组织性能调控。经过固溶淬火后，构件内部存在较大残余应力。同时，这种口部直径达到3000mm量级的大直径椭球形半球壳体的结构特征加剧了应力分布不均匀性，在后续机械加工阶段容易产生加工误差，工件易变形，导致局部壁厚不均匀，进而对最终零件尺寸精度控制造成很大影响。

热时效和振动时效是两种常见的消除应力技术，而为了保证壳体强度不下降，需采用低于150℃的低温时效工艺去应力，但是此方法去应力效果差，而且时间周期长，过程中工件变形控制很难保证。振动时效是在激振器周期性外力作用下，使被处理的工件产生共振效应，在工件内部的残余应力和附加振动应力的矢量和，达到或超过零件材料的屈服强度后，使工件内部发生微观变形从而起到消除或均匀化残余应力的目的。同时，采用振动时效去应力可保证大规格铝锂合金壳体件热处理后的力学性能。目前，针对口部直径超过3000mm的大规格铝锂合金壳体件振动时效去应力相关研究较少，难点在于，大规格铝锂合金壳体的易出现激振不稳定现象，且激振过程中能量损失较大，难以得到良好的共振效果。

因此，有必要针对热处理后大规格铝锂合金旋压壳体的尺寸特点和材料特性，提出一种热处理残余应力消除方法，达到有效消除热处理后壳体内部残余应力的效果，并同时保持壳体力学性能。

发明内容

本发明的目的在于克服上述缺陷，提供一种大规格铝锂合金旋压壳体热处理残余应力消除方法，选择旋压壳体在接近时效温度的高温状态下进行振动时效处理，同时利用多台激振器和固定夹具，结合固定支撑体位置、激振点位置、激振频率、振动时间等工艺参数控制，有效提高的应力叠加效果，使得壳体整体产生共振并是其内部发生微观的塑性变形，从而使工件内部的残余应力得以消除和均化，能够解决迅速有效地消除口部直径超过3000mm的大规格铝锂合金旋压壳体热处理残余应力的技术问题。

为实现上述发明目的，本发明提供如下技术方案：

一种大规格铝锂合金旋压壳体热处理残余应力消除方法，包括以下步骤：

S1将热处理完成后的铝锂合金旋压壳体出炉，并在40s内转移至固定支撑体上；所述固定支撑体≥3个且呈环形排布；所述热处理依次包括固溶，淬火和时效热处理；

S2在激振点安装激振器，并将铝锂合金旋压壳体与激振器紧固连接；所述激振点位于相邻两个固定支撑体之间且≥3个，所述每个激振点安装≥1台激振器；

S3同时启动各激振器对铝锂合金旋压壳体进行热态同频亚共振振动。

进一步的，所述步骤S1中，热处理为T6热处理；所述T6热处理的具体工艺为：将铝锂合金旋压壳体以480～520℃温度保温1～3h进行固溶，后放入40～70℃的淬火介质中，淬火转移15～40s，将淬火后的铝锂合金旋压壳体以150～200℃温度时效16～28h。

进一步的，所述铝锂合金旋压壳体的材质为2195铝锂合金。

进一步的，所述步骤S1中，所述固定支撑体为3个，呈环形均匀排布；