[发明专利]采用单动液压机成形大尺寸贮箱半球毛坯的热加工方法

说明书

一种采用单动液压机成形大尺寸贮箱半球毛坯的热加工方法，包括：(1)确定热加工毛坯尺寸，所需板坯规格，设计和生产模具。(2)安装调试模具、加热板坯。(3)将加热好的板材放置在阴模上方，压力机带动阳模下压一定量后，升起阳模，在阴阳模之间放置简易压边圈，压力机施加载荷将起皱的毛边压平。(4)取出板坯和简易压边圈，对板坯加热。(5)重复若干次。(6)检查零件尺寸和力学性能。最终获得尺寸和性能合格的贮箱毛坯。本发明使用低吨位普通单动液压机、不需要设计复杂压边装置，即可实现大尺寸贮箱半球的成形，为航天和国防领域大尺寸贮箱毛坯快速、高效、低成本研制奠定了基础。

技术领域

本发明属于金属材料热加工领域，特别涉及一种采用单动液压机成形液体火箭发动机大尺寸贮箱半球毛坯的热加工方法。

背景技术

导弹、飞船等航天器大都采用液体火箭发动机作为姿态控制和轨道调整的动力，随着航天和军事工业的发展，对发动机的推力和服役时间要求大幅增加，必须采用更大尺寸(＞500mm)的贮箱贮存足够的推进剂。液体火箭的贮箱形状一般为：两端半球形封头，与圆柱形圆筒段焊接而成，材料通常为钛合金、铝合金等比强度较高的有色金属。半球形封头是贮箱中最难成形的零件，传统加工方法主要有：(1)棒材锻造成形毛坯后机械加工，(2)板材旋压、拉深或超塑气胀成形。

采用棒材锻造成形毛坯方案成形大尺寸贮箱毛坯，存在的问题有：(1)通常贮箱壁厚在3mm以下，采用锻造毛坯加工材料利用极低，后续机械加工余量大、加工效率低、生产成本高；(2)模锻成形大尺寸贮箱半球毛坯所需压力机吨位高，以直径800mmTC4钛合金半球为例，通常需要2万吨以上模锻压力机才能成形。采用板材旋压、拉伸或超塑气胀成形，存在的问题有：i.工艺难度和风险极大，须进行大量工艺试验才能确定工艺参数和模具方案，导致研制周期长；ii.针对600mm以上钛合金、铝合金贮箱半球，无论是旋压、拉伸或超速气胀成形，对设备条件和工艺技术水平要求都非常高，国内具备相应设备能力和技术基础的单位较少，导致工艺方案迭代慢、小批量研制生产成本高。

发明内容

本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提出采用单动液压机成形大尺寸贮箱半球毛坯的热加工方法，实现直径500～1500mm贮箱半球毛坯的快速、高效、低成本研制生产。

本发明解决技术的方案是：

采用单动液压机成形大尺寸贮箱半球毛坯的热加工方法，包括：

(1)依据贮箱半球零件图，确定热加工毛坯尺寸，在此基础上确定所需板坯规格，设计和生产模具；

(2)热加工前安装调试预热模具、加热板坯；

(3)将加热好的板坯放置在阴模上方，压力机带动阳模下压板坯，下压一定量后，升起阳模，在阴阳模之间放置简易压边圈，所述简易压边圈为环形，放置于板坯成型过程中的边圈处，压力机对简易压边圈施加载荷将起皱的边圈毛边压平；

(4)升起压力机，取出板坯和简易压边圈，对板坯加热；

(5)重复步骤(3)-(4)若干次，最后一次时不放置简易压边圈，阳模下压到位后保压一段时间，取出毛坯；

(6)利用型面样板检查毛坯尺寸，在毛边处切取毛坯试样检测力学性能。

优选的，所述步骤(1)中，热加工毛坯厚度相比零件壁厚，单边余量应在贮箱直径的0.08％～1.2％之间，板坯厚度应不小于热加工毛坯厚度的1.08倍。

优选的，所述步骤(2)中，模具预热至250～350℃，后续步骤中模具温度不够时对模具补充预热。

优选的，所述步骤(2)中，若板坯为钛合金板坯，则其加热温度不超过900℃，加热前表面应喷涂防氧化涂层.

优选的，所述步骤(2)中，若板坯为铝合金板坯，则其加热温度不超过430℃，加热时不需要采取防氧化措施。