本發(fā)明涉及鋁合金板材制備技術(shù)領(lǐng)域，特別地，涉及一種鋁合金板蠕變時效成形方法。

背景技術(shù)：

大型鋁合金整體壁板廣泛應(yīng)用于航空航天工業(yè)中，例如空客a380，火箭燃料貯箱的壁板等。為了同時獲得優(yōu)良的形性性能，國內(nèi)外開發(fā)了形性協(xié)同制造的蠕變時效成形技術(shù)。該技術(shù)是利用鋁合金在一定溫度內(nèi)，彈性應(yīng)力作用下發(fā)生蠕變變形，從而得到目標(biāo)構(gòu)件?，F(xiàn)有工藝主要是通過將構(gòu)件和模具用真空袋包裝，并利用抽真空氣壓加載的方法來實(shí)現(xiàn)構(gòu)件與模具的貼合，然后通過溫度和壓力的調(diào)控來實(shí)現(xiàn)成形成性。

但對于大型的、弦高較大的壁板，若完全利用抽真空來實(shí)現(xiàn)貼模，在這過程中由于弦高太大，壁板下行時容易偏移預(yù)設(shè)位置，導(dǎo)致成形后達(dá)不到理想的曲率；抽真空時如果弦高較大將導(dǎo)使真空袋受力較大，并且透氣氈和真空袋容易被吸入構(gòu)件和模具之間，輕則影響成形精度，重則由于真空袋破裂導(dǎo)致試驗(yàn)失敗；且對于大型壁板如果采用全面覆蓋真空袋，將耗費(fèi)大量的實(shí)驗(yàn)材料，抽真空貼模所需時間過長，效率低，進(jìn)而導(dǎo)致成本大幅增。

若通過機(jī)械加載使其貼模，但現(xiàn)有技術(shù)中采用機(jī)械加載的方式一般是對成形模具的改造，即模具與機(jī)械加載裝置為一整體，這種情況下在后續(xù)加熱的過程中，裝置與模具不可分離，因此會使構(gòu)件在加熱過程中溫度場分布不均勻?qū)⒓哟?，?yán)重影響成形后構(gòu)件的成形精度和綜合性能，且機(jī)械加載模具笨重，難以操作，制造耗材。

cn104561848a公開了一種蠕變時效成形工藝方法，提出了利用先滾彎預(yù)成形，再進(jìn)行蠕變時效成形，此方法雖解決了弦高過大難以貼模的問題，但由于前期的滾彎預(yù)成形后，材料發(fā)生塑性應(yīng)變，對后期的蠕變時效成形存在較大的未知影響，實(shí)驗(yàn)結(jié)果難以預(yù)測。

因此，根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，需要一種能使大型、高弦構(gòu)件與模具順利貼模且不會引起后期蠕變時效效果的成形方法。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明目的在于提供一種鋁合金板蠕變時效成形方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)真空蠕變時效過程中大型、高弦構(gòu)件與模具難以貼模的技術(shù)問題，且本方法不會對后期蠕變時效形性產(chǎn)生不良影響。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的一種鋁合金板蠕變時效成形方法，包括先將待成形的鋁合金板構(gòu)件置于模具型面上，并用透氣氈將構(gòu)件的包括下表面整體以及上表面四周邊部覆蓋；再使用含一個或多個下壓頭的機(jī)械加載裝置使構(gòu)件向下彎曲，用于與構(gòu)件接觸的下壓頭的下表面為曲面，且下壓頭與構(gòu)件接觸的位置為構(gòu)件上表面上未貼合透氣氈處，當(dāng)機(jī)械加載裝置中的各下壓頭的力值之和達(dá)到力值設(shè)定值m后裝置停止下行，所述力值設(shè)定值m＝n×(壁板的整體面積×大氣壓強(qiáng)/重力加速度)，n為0.5～1，保證此時構(gòu)件在彈性變形范圍內(nèi)；然后保持機(jī)械加載裝置的載荷不變，在所述構(gòu)件上表面的邊部粘貼有至少一圈密封膠，且位于構(gòu)件上表面最外圈的密封膠的外沿邊與構(gòu)件外周邊的距離相應(yīng)地大于或等于透氣氈在構(gòu)件上表面覆蓋區(qū)域的內(nèi)沿邊與構(gòu)件外周邊的距離，在所述模具上表面未被構(gòu)件覆蓋的區(qū)域也粘貼有至少一圈密封膠，并在模具上表面和構(gòu)件上表面的密封膠之間鋪貼真空袋形成封閉空間，然后進(jìn)行抽真空處理，使構(gòu)件與模具型面盡可能地趨近貼合或保持貼合；再將機(jī)械加載裝置卸下，之后將連接有抽真空裝置的的構(gòu)件與模具放入熱壓罐內(nèi)進(jìn)行真空時效蠕變成形，時效完成后將構(gòu)件與模具分離。

通過初期使用機(jī)械加載裝置使構(gòu)件在彈性范圍內(nèi)下行，且機(jī)械加載的力值設(shè)定與大氣壓接近，使得后期用真空袋抽真空處理時，真空袋不會產(chǎn)生很大波動的拉力；且抽完真空再撤掉機(jī)械加載裝置時，構(gòu)件的受力不會產(chǎn)生大幅度的變化，從而保證了構(gòu)件能受到均布且平衡的受力環(huán)境。

特別地，所述機(jī)械加載裝置的力值設(shè)定值m為大于0至100t。

特別地，所述機(jī)械加載裝置設(shè)置有多個下壓頭，每個所述下壓頭的力值＝所述機(jī)械加載裝置的力值/下壓頭個數(shù)，每個所述下壓頭的力值不大于20t。

特別地，所述機(jī)械加載裝置根據(jù)構(gòu)件形狀以及受力均勻布置所述下壓頭，所述下壓頭下表面的曲率半徑與模具型面的曲率半徑相匹配。

特別地，所述密封膠在構(gòu)件上的粘貼位置為最外圈的密封膠的外沿位于距所述構(gòu)件外周邊40mm～300mm處。粘貼位置若距所述構(gòu)件邊部太近，則真空袋的覆蓋范圍太小，抽真空處理時密封膠邊緣可能會出現(xiàn)孔隙，從而對實(shí)驗(yàn)造成影響；若距所述構(gòu)件邊部太遠(yuǎn)，則真空袋的覆蓋范圍太大，造成材料的浪費(fèi)。

特別地，所述構(gòu)件成形前的下表面距離模具上表面的最大垂直距離為0-2m。

特別地，所述構(gòu)件厚度為2mm～30mm。

本發(fā)明至少具有以下有益效果：

1、本發(fā)明方法先應(yīng)用機(jī)械裝置減少了構(gòu)件的下表面與模具上表面之間的距離，為鋪貼真空袋帶來極大方便，且真空袋在抽真空時承受的力也相應(yīng)的減少許多，降低了真空袋破損的風(fēng)險，提高了實(shí)驗(yàn)成功的機(jī)率；同時縮短了抽真空所需的時間，提高了成形效率，且不會引起由于壁板的塑性變形，對后期蠕變時效產(chǎn)生難以估計的影響的問題。

2、本發(fā)明方法不需要將模具和構(gòu)件全部包裹起來，減少了試驗(yàn)材料(真空袋和透氣氈)的使用量，節(jié)約了試驗(yàn)成本。

3、本發(fā)明方法通過機(jī)械加壓和真空加壓的雙向配合降低了貼模誤差，提高了構(gòu)件的成形精度。

除了上面所描述的目的、特征和優(yōu)點(diǎn)之外，本發(fā)明還有其它的目的、特征和優(yōu)點(diǎn)。下面將參照圖，對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。

附圖說明

圖1是構(gòu)件最初放置在模具上的相對示意圖；

圖2是本發(fā)明工藝機(jī)械加載時的示意圖；

圖3是本發(fā)明工藝構(gòu)件及模具上表面透氣氈、密封膠及真空袋的粘貼區(qū)域示意圖；

圖4是構(gòu)件及模具放置進(jìn)熱壓罐后的示意圖；

圖5是蠕變成形后構(gòu)件及模具的相對示意圖；

附圖標(biāo)記：

1、模具；11、模具上表面；2、構(gòu)件；21、構(gòu)件上表面；3、機(jī)械加載裝置；31、下壓頭；4、透氣氈；5、密封膠；6、真空袋；7、熱壓罐；8、抽真空裝置。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)說明，但是本發(fā)明可以根據(jù)權(quán)利要求限定和覆蓋的多種不同方式實(shí)施。

實(shí)施例1

1)將預(yù)處理過(固溶、淬火)的大型整體貯箱壁板構(gòu)件2(2650mm×1300mm×2.6mm)，置于已經(jīng)過回彈補(bǔ)償計算的模具1上(3200mm×1600mm×850mm，曲率半徑為1430mm)，并用透氣氈將壁板的包括下表面整體以及上表面四周邊部覆蓋，透氣氈4在構(gòu)件上表面21的覆蓋范圍為其內(nèi)沿邊距構(gòu)件外周邊30mm處；

2)使用含兩個下壓頭31的機(jī)械加載裝置3使板材向下彎曲，用于與構(gòu)件接觸的下壓頭的下表面為曲面，且所述下壓頭下表面的曲率半徑都為1500mm，且下壓頭與構(gòu)件接觸的位置為構(gòu)件上表面上未貼合透氣氈處，當(dāng)機(jī)械加載裝置中的各下壓頭的力值之和達(dá)到力值設(shè)定值m后裝置停止下行，所述機(jī)械加載裝置的力值設(shè)定值m＝1*(壁板的整體面積×大氣壓強(qiáng)/重力加速度)，即m＝1*2.65*1.3*1.013*10⁵/9.8＝35.6t，每個下壓頭的力值設(shè)定為17.8t，所述下壓頭均布在壁板的軋制方向的中性軸上；

3)保持機(jī)械加載裝置的載荷不變，然后在構(gòu)件上表面21的邊部粘貼有一圈密封膠5，且靠近構(gòu)件上表面中心點(diǎn)的所述密封膠的外沿邊與構(gòu)建外周邊的距離為40mm；在模具上表面11未被構(gòu)件覆蓋的區(qū)域也粘貼有一圈密封膠，并在兩圈密封膠之間鋪貼真空袋6形成封閉空間，隨后進(jìn)行抽真空處理，使構(gòu)件與模具型面盡可能地趨近貼合或保持貼合；

4)抽真空完畢后將機(jī)械加載裝置卸下，之后將連接有抽真空裝置8的構(gòu)件與模具放入熱壓罐7內(nèi)進(jìn)行真空時效蠕變成形，時效完成后將構(gòu)件與模具分離。

采用實(shí)施例1的方法共試驗(yàn)了3次，也貼模成功了3次，平均耗材(透氣氈和真空袋)的使用面積為5m²/次、鋪貼耗時6h/次、人力消耗4個/次、成形后的構(gòu)件曲面與目標(biāo)曲面的誤差在3mm左右。

對比例1

將預(yù)處理過(固溶、淬火)的大型整體貯箱壁板(2650mm×1300mm×2.6mm)置于已經(jīng)過回彈補(bǔ)償計算的模具上(3200mm×1600mm×850mm，曲率半徑為1430mm)，并將壁板上下表面全部包裹透氣氈，在模具上表面邊部粘貼一圈密封膠，將真空袋鋪貼在密封膠上并覆蓋整個壁板的上表面，隨后進(jìn)行抽真空處理，在大氣壓強(qiáng)下構(gòu)件將下行，抽真空完畢后，之后將連接有抽真空裝置的構(gòu)件與模具放入熱壓罐7內(nèi)進(jìn)行真空時效蠕變成形，時效完成后將構(gòu)件與模具分離。

采用對比例1的方法共試驗(yàn)了3次，貼模成功了1次，平均耗材(透氣氈和真空袋)的使用面積為12m²/次、鋪貼耗時13h/次、人力消耗5個/次、成形后的構(gòu)件曲面與目標(biāo)曲面的誤差在6mm左右。

對比例1失敗的兩次情況分別為：第一次在抽真空時，預(yù)留的透氣氈和真空袋被吸入構(gòu)件和模具之間的縫隙，致使構(gòu)件不能完全貼模，成形精度大大降低；第二次抽真空時，由于高弦，使真空袋崩太緊，真空袋與密封膠接觸部位有微小氣孔，在后期蠕變時效的熱力耦合場中，微小氣孔被擴(kuò)大，導(dǎo)致真空袋漏氣。

由此可知，采用本發(fā)明的方法可以增加大型的、弦高較大的壁板蠕變時效成形的成功次數(shù)，且明顯縮短了鋪貼時間，減少了耗材量和人力消耗，提升了貼模精度。

以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。