貯箱圓筒段壁板整體蠕變時效成形方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種貯箱圓筒段壁板整體蠕變時效成形方法，其包括如下步驟：(a)貯箱圓筒段壁板按圖紙尺寸進(jìn)行加工，銑切壁板內(nèi)網(wǎng)格或外網(wǎng)格至尺寸要求；然后將壁板在滾彎設(shè)備上進(jìn)行預(yù)滾彎；(b)將壁板沿縱縫焊接成整體圓筒狀壁板；(c)進(jìn)行蠕變時效成形的有限元模擬，計算焊接后圓筒段壁板貼模所需承受的應(yīng)力，同時計算回彈量，再根據(jù)應(yīng)力及回彈量數(shù)據(jù)制作成形模具；(d)將壁板放入模具內(nèi)，采用機械方式，施加成形壓力；(e)將裝配好的模具放入時效爐內(nèi)，150～200℃保溫10～30小時，然后從時效爐內(nèi)取出，即得到圓筒段壁板產(chǎn)品。本發(fā)明使得貯箱整個圓筒段壁板一次成形，且一次焊接，減少焊縫數(shù)量，提高貯箱的可靠性。
【專利說明】貯箱圓筒段壁板整體蠕變時效成形方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及金屬塑性成形領(lǐng)域，尤其是運載火箭貯箱壁板整體成形，具體涉及一 種貯箱圓筒段壁板整體蠕變時效成形方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 蠕變時效成形是近年來發(fā)展起來的綠色、環(huán)保先進(jìn)制造技術(shù)，即利用金屬的蠕變 特性，將成形與時效同步進(jìn)行的一種成形方法。蠕變成形，在成形的同時完成了對材料的人 工時效強化，改善了材料的微觀組織，提高了材料的強度性能；成形應(yīng)力一般低于材料的屈 服強度，避免了材料因進(jìn)入屈服狀態(tài)而引發(fā)的可能失穩(wěn)甚至破裂的現(xiàn)象，大大降低了零件 在成形過程中產(chǎn)生裂紋的幾率；成形的整體壁板具有很高的尺寸精度，可成形性好，外形尺 寸偏差小于±lmm;壁板內(nèi)部幾乎不存在殘余應(yīng)力，尺寸穩(wěn)定，若為焊接壁板，還有降低焊 接殘余應(yīng)力，提高抗應(yīng)力腐蝕能力，從而大大提高零件的可靠性能。蠕變時效成形技術(shù)是一 種有著廣闊前景的復(fù)雜鋁合金零件先進(jìn)成形工藝，是一種處于發(fā)展階段的新工藝。
[0003] 在運載火箭中，貯箱一般為空心、薄壁圓柱體結(jié)構(gòu)，每個貯箱由2個橢球箱底、短 殼和若干個圓筒段焊接而成，傳統(tǒng)的加工圓筒段方法是將圓筒段拆分為多塊壁板，分別成 形，再將多塊成形后的壁板零件焊接成圓筒段，經(jīng)過傳統(tǒng)方法生產(chǎn)的壁板在貯箱裝配中有 二大不利之處，一是由多塊壁板焊接而成的圓筒段存在多條焊縫；二是在后續(xù)的裝配過程 中，較多的焊縫累積，導(dǎo)致不同圓筒段母線直線度及圓度均存在一定的偏差。這些對火箭的 高可靠性帶來一定的影響。目前尚未見將蠕變時效成形技術(shù)應(yīng)用于運載火箭貯箱整體壁板 成形的國內(nèi)外相關(guān)報道。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的在于提供一種運載火箭貯箱圓筒段壁板整體蠕變時效成形方法，其 使得貯箱整個圓筒段壁板一次成形，且一次焊接，減少焊縫數(shù)量，提高貯箱的可靠性。
[0005] 實現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)方案：一種貯箱圓筒段壁板整體蠕變時效成形方法，其包 括如下步驟：
[0006] (a)貯箱圓筒段壁板按圖紙尺寸進(jìn)行加工，銑切壁板內(nèi)網(wǎng)格或外網(wǎng)格至尺寸要求； 然后將壁板在滾彎設(shè)備上進(jìn)行預(yù)滾彎；
[0007] (b)將步驟（a)所得的壁板沿縱縫焊接成整體圓筒狀壁板；
[0008] (C)進(jìn)行蠕變時效成形的有限元模擬，計算焊接后圓筒段壁板貼模所需承受的應(yīng) 力，同時計算回彈量，再根據(jù)應(yīng)力及回彈量數(shù)據(jù)制作成形模具；
[0009] (d)將步驟（b)所得的壁板放入步驟（C)制得的模具內(nèi)，采用機械方式，施加成形 壓力；
[0010] 該成形壓力由應(yīng)力轉(zhuǎn)換而得，其轉(zhuǎn)換公式如下：
[0011] 2 ·σh ·t·dx= 1
[0012]

【權(quán)利要求】
1. 一種貯箱圓筒段壁板整體蠕變時效成形方法，其特征在于：該方法包括如下步驟： (a) 貯箱圓筒段壁板按圖紙尺寸進(jìn)行加工，銑切壁板內(nèi)網(wǎng)格或外網(wǎng)格至尺寸要求；然 后將壁板（1)在滾彎設(shè)備上進(jìn)行預(yù)滾彎； (b) 將步驟（a)所得的壁板（1)沿縱縫焊接成整體圓筒狀壁板； (c) 進(jìn)行蠕變時效成形的有限元模擬，計算焊接后圓筒段壁板貼模所需承受的應(yīng)力，同 時計算回彈量，再根據(jù)應(yīng)力及回彈量數(shù)據(jù)制作成形模具； (d) 將步驟（b)所得的壁板放入步驟（c)制得的模具內(nèi)，采用機械方式，施加成形壓 力； 該成形壓力由應(yīng)力轉(zhuǎn)換而得，其轉(zhuǎn)換公式如下： 2 ? 〇 h ? t ? dx = 1
在式中，c h為成形壓力，t為壁板厚度，p為壓強，r為圓筒段壁板半徑值，dx為選取的 有限元； (e) 將步驟（d)裝配好的模具放入時效爐內(nèi)，150?200°C保溫10?30小時，然后從時 效爐內(nèi)取出，即得到圓筒段壁板產(chǎn)品。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種貯箱圓筒段壁板整體蠕變時效成形方法，其特征在于： 所述的模具包括結(jié)構(gòu)形式為筒形的外模具（2)，外模具（2)內(nèi)為筒形的過渡層（6)，壁板（1) 放置在外模具（2)與過渡層（6)之間；過渡層（6)內(nèi)為楔形結(jié)構(gòu)，楔形的橡皮楔（3)端部帶 有壓柄（5)，通過旋轉(zhuǎn)壓柄（5)將橡皮楔（3)壓入過渡層（6)內(nèi)向壁板（1)施加成形壓力。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種貯箱圓筒段壁板整體蠕變時效成形方法，其特征在于： 所述的過渡層（6)為耐200°C高溫的聚四氟乙烯材料，外模具（2)為不銹鋼材料。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種貯箱圓筒段壁板整體蠕變時效成形方法，其特征在于： 步驟（a)所述的壁板（1)沿縱縫焊接成整體圓筒狀壁板，其僅有一道焊縫。
【文檔編號】B21D37/10GK104493430SQ201410641816
【公開日】2015年4月8日 申請日期:2014年11月6日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月6日
【發(fā)明者】萬李, 丁鵬飛, 周世杰, 祝世強, 李 杰, 林建國 申請人:首都航天機械公司, 中國運載火箭技術(shù)研究院