[发明专利]一种异形扭曲结构铝合金铸件矫正工装及矫正方法

说明书

本申请属于金属铸造技术领域，具体涉及一种异形扭曲结构铝合金铸件矫正工装及矫正方法。该方法包括步骤S1、将铝合金铸件置入热处理炉中，进行高温处理；步骤S2、将处于高温的铝合金铸件转移至所述矫正工装中，通过液压装置驱动滑块对铝合金铸件进行校型；步骤S3、每隔设定时间，确定一次所述铝合金铸件与矫正工装的贴合程度，并重新调整液压装置，使其驱动滑块压紧所述铝合金铸件，直至所述铝合金铸件室温冷却。本申请一方面避免了铝合金铸件产生裂纹的风险，另一方面消减了铸件的应力，提高了铸件的矫正精度。

技术领域

本申请属于金属铸造技术领域，具体涉及一种异形扭曲结构铝合金铸件矫正工装及矫正方法。

背景技术

随着熔模铸造技术的发展，国外航空航天领域越来越多的大型、复杂、薄壁、整体化的零件采用该技术制备。Boeing737/747/767/777等机型中铝合金导轨梁、仪表骨架、整体舱门、复杂壳体等均采用熔模精密铸造，大型复杂熔模铸件可达1500mm以上。铸造技术发达国家可以生产的钛合金、高温合金、铝合金和不锈钢等熔模精密铸件，最大外廓尺寸800～2000mm之间，最小壁厚一般允许为1.5～2mm，最小仅为0.75mm，尺寸公差达到±0.125mm/25mm以内。我国航空发动机铝合金某梁铸件，铸件尺寸要求苛刻，同时整体呈扭曲结构，长度1400mm，最大壁厚48mm，最小壁厚3mm，属于典型的大型复杂异形铝合金结构件，铸件在蜡模制备、金属液凝固及后期热处理过程都极易产生变形，必须通过铸件矫正来保证铸件尺寸。

关于铸件矫正的方法总的来说主要有两大类：冷矫正和热矫正。冷矫正技术一般用于小型且结构较为简单铸件，且铸件材料塑性较好，此方法矫形的铸件容易产生裂纹等缺陷。例如公开号为CN109909319A的中国发明专利中，提供了一种金属铸件的变形检测及矫正方法，采用特制的检测工装，检测时将金属铸件的待检测面放到与之配合的检测工装上，若不能完全配合，则在检测工装上通过人工施力或压力机施力的方式对其变形进行矫正。热矫正是大型铸件矫正的一种普遍方式，例如公开号为CN105506522A的中国发明专利，提到了一种框架类铝合金铸件热处理变形校正方法，在热处理之前，采用工装将铸件固定，防止铸件固溶及入水时铸件变形，固溶完成后施加载荷使铸件逆弯曲方向变形，然后铸件进行人工时效，使得铸件变形区域恢复在尺寸公差范围内。再如申请号为202010968168.7的中国发明专利提到了一种大型铸件热矫形方法，通过设计矫形工装对铸件进行矫形；然后将铸件与矫正工装同时加热至铸件材质的固溶温度后，立即将铸件与矫正工装同时转移至水中冷却至室温；再从矫正工装上取下铸件。该方法避免取下铸件后,铸件表面形变出现反弹,提升了铸件矫正精度和产品合格率。但是上述两种方法在大型铸件的随型工装在热处理过程中会变形从而难以保证铸件精度。现有技术中，还具有采用支撑件、焊接挂钩配重等进行矫形，解决大型、复杂、具有流道型面铝合金铸件的变形问题。这种热矫正方式可以实现在铸件的柔性矫正，但是对于类似某梁铸件多个异形面的铸件则无法实现矫正。

随着航空航天领域对铸件的整体化、集成化、轻量化、精密化程度要求越来越高，一些尺寸大、壁厚薄、结构复杂、性能和尺寸要求严格的铝合金铸件被设计出来并广泛应用。这些铸件的一般特征是：(1)铸件尺寸大于1200mm；(2)铸件壁厚厚薄差异大，厚大部位30mm以上，最薄处小于3mm；(3)铸件含有大量的筋板结构；(4)部分铸件呈扭曲形状。由于这些铸件尺寸大、壁厚差异较大，在铸件凝固及后续热处理时均会产生变形，导致铸件尺寸超差甚至报废。

现有的铸件冷态矫正时容易出现的缺陷主要是裂纹和断裂。热态矫正时通常加适当重量的压铁或支垫或者制作胎模来矫正。采取配重矫正的缺点主要是：(1)矫正量无法精确控制，会经常需要二次矫正；(2)对于扭曲结构件很难通过此法实施矫正。采用胎模进行矫正时，胎模高温时也会变形导致铸件矫正失败。

发明内容

为了解决上述问题，本申请提供了一种异形扭曲结构铝合金铸件矫正工装及矫正方法，通过采用热铸件冷胎模的方式同时辅助液压装置进行铸件矫正，以解决冷态矫正铸件产生裂纹，热态矫正铸件无法精确控制的技术问题，同时达到的降低人工消耗的目的。