一种2219铝合金贮箱箱底瓜瓣加热凸孔成形方法与流程

[0001]
本发明属于瓜瓣加工领域，尤其是涉及一种2219铝合金贮箱箱底瓜瓣加热凸孔成形方法。


背景技术：

[0002]
箱底瓜瓣是运载火箭贮箱箱底的组成部分之一，由于部分瓜瓣需要连接燃料运输管路系统，在瓜瓣局部区域上存在翻边孔，成形瓜瓣翻边孔的过程叫做凸孔，是指在瓜瓣上预先加工出一个直径较小的圆孔d0，然后在凸孔模的凸模作用下，将直径d0的孔逐步扩大到直径为d的孔，同时使孔边沿着凹模弯起，目前，现役运载火箭中xx-5型号中箱底瓜瓣原材料为退火态2219铝合金，瓜瓣凸孔主要采用“液压机刚性模两道次凸孔”工艺方法：在室温状态下，瓜瓣成形后再分两道次凸孔，中间需要进行淬火处理，由于凸孔变形量较大，采用上述工艺方法凸孔时，需采用两道次凸孔工艺，中间进行一次铝合金淬火热处理以消除材料变形抗力，改善材料塑性。但是在现有技术下，凸孔合格率只有70％，仍存在凸孔边缘破裂；工艺流程较为复杂，凸孔需要两道次凸孔，中间还需要进行热处理，不仅降低了劳动效率，而且增加了生产成本；为了改善材料塑性提高凸孔成功率，在第一道次凸孔后需要对瓜瓣进行淬火热处理，消除了瓜瓣成形带来的变形强化效果，导致瓜瓣完成凸孔工序再进行时效热处理后，瓜瓣力学性能有所降低。


技术实现要素：

[0003]
有鉴于此，本发明旨在提出一种2219铝合金贮箱箱底瓜瓣加热凸孔成形方法，创新一种模具加热方法，控制加热温度、保温时间及工艺流程，不仅完成瓜瓣凸孔，而且提高合格率，简化工艺流程并提高产品力学性能。
[0004]
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
[0005]
一种2219铝合金贮箱箱底瓜瓣加热凸孔成形方法，包括以下步骤，
[0006]
s1；下料；使用超高压水切割机制坯料；
[0007]
s2；淬火热处理；坯料入炉-升温至指定温度-保温-淬火；
[0008]
s3；瓜瓣成型；使用液压机采用充液拉深工艺成形瓜瓣；
[0009]
s4；去余量并开预制孔；使用超高压水切割机进行余量去除，并开预制孔；
[0010]
s5；加热；凸孔模包括上模和下模，先将上模、下模进行合模处理，然后分别对上模和下模进行预加热，并预加热至设定温度；
[0011]
s6；凸孔作业；凸孔模在合模状态下预加热至设定温度后将上模和下模进行开模，然后将开完预制孔的瓜瓣沿下模放正，再将上模、下模进行合模，合模后继续对线圈进行通电加热至设定温度，并对瓜瓣进行保温一段时间，保温后进行凸孔作业；使凸模上行；凸孔作业结束后，凸模退出瓜瓣；抬起上模，取出瓜瓣；
[0012]
s7；取出瓜瓣使用空气循环炉进行时效热处理，时效热处理完成后出炉冷却，瓜瓣凸孔成型。
[0013]
进一步的，s1中所述的超高压水切割机的型号为nc3045，切割时的水压为3800bar，坯料的材质为退火态2219铝合金板材。
[0014]
进一步的，s2所述空气循环炉的指定温度为535
±
5℃，保温时间为30-33分钟，淬火转移时间为10秒。
[0015]
进一步的，s4所述余量前端为50mm，后端为65mm，左右两端各30mm；通过计算预制孔的通用公式d＝d-2h+0.86r+2.43t1，计算出预制孔的直径，公式中的d定义为翻边孔内径，h定义为翻边孔总高，r定义为翻边圆角半径，t1定义为板材厚度。
[0016]
进一步的，步骤s5中采用电磁感应加热原理对瓜瓣凸孔区域进行加热，在凸孔模的上模和下模表面均缠绕线圈，线圈电连接至温控器，上模和下模缠绕线圈的匝数均为10匝；线圈的直径为210mm；所述温控器设定的加热温度为170℃
±
5℃，线圈的通电功率为40kw。
[0017]
进一步的，下模的圆周表面设有两个测温孔，测温孔距离下模顶部的距离为20mm，两个测温孔相隔的角度为180
°
，两个测温孔内分别设有一个热电偶，热电偶信号连接至温控器，且热电偶的型号为kmqxl-026u-12。
[0018]
进一步的，s6所述凸模上行的速度为0.5mm/s，上行的行程为70mm，；凸模5退出瓜瓣1的速度为2mm/s的。
[0019]
进一步的，s7进行时效热处理的保温温度为175℃
±
5℃，保温时间18小时。
[0020]
相对于现有技术，本发明所述的一种2219铝合金贮箱箱底瓜瓣加热凸孔成形方法，具有以下优势：
[0021]
(1)本发明所述的一种2219铝合金贮箱箱底瓜瓣加热凸孔成形方法，加热凸孔提高了凸孔合格率，合格率可以达到90％以上。
[0022]
(2)本发明所述的一种2219铝合金贮箱箱底瓜瓣加热凸孔成形方法，简化了工艺流程，单道次完成凸孔，不需要热处理中间工序，不仅提高了劳动效率，而且降低了生产成本。
[0023]
(3)本发明所述的一种2219铝合金贮箱箱底瓜瓣加热凸孔成形方法，与原有技术相比，瓜瓣材料最终力学性能有较大提高。
附图说明
[0024]
构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
[0025]
图1为本发明实施例所述的凸孔模示意图；
[0026]
图2为本发明实施例所述的预留孔示意图。
[0027]
附图标记说明：
[0028]
1、瓜瓣；2、预制孔；3、凸孔模；31、上模；32、下模；4、线圈；5、凸模。
具体实施方式
[0029]
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
[0030]
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、
“
前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
[0031]
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
[0032]
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
[0033]
一种2219铝合金贮箱箱底瓜瓣加热凸孔成形方法，包括以下步骤，
[0034]
s1；下料，使用超高压水切割机制坯料；水切割机的型号为nc3045，切割时的水压为3800bar，利用水切割机在3800bar的水压可以对加工厚度较大的坯料进行切割，不会产生热变形，且切割精度较高；坯料尺寸为2100mm
×
2104mm。
[0035]
s2；淬火热处理，使用空气循环炉进行淬火热处理，空气循环炉的炉内空间大，可以加工处理较大型的工件，并且绿色环保；保温温度535
±
5℃，保温时间30-33分钟，在上述保温温度和保温时间的作用下，2219铝合金可以完全固溶；、
[0036]
淬火工艺流程：工件入炉-升温至指定温度-保温-淬火：保温时间到后开炉，工件随料框落入水槽中，工件从开炉到落入水中的时间为淬火转移时间，淬火转移时间为10s内是为了保证工件能够淬透；
[0037]
s3；瓜瓣1成型，使用液压机采用充液拉深工艺成形瓜瓣1；液压机为1300t液压机，可以快速的使瓜瓣1成型。
[0038]
s4；去余量并开预制孔2，使用超高压水切割机进行余量去除，瓜瓣成型后四周的法兰区域都为余量，前段为50mm、后端为65mm、左右了两端各为30mm。
[0039]
并开预制孔2，预制孔2的计算通用公式为d＝d-2h+0.86r+2.43t1；d作为翻边孔内径，h作为翻边孔总高，r作为翻边圆角半径，t1作为板材厚度；利用公式计算出预制孔2的直径d；
[0040]
s5；加热，采用电磁感应加热原理对瓜瓣1凸孔区域进行加热，在凸孔模3表面缠绕线圈4，凸孔模3包括上模31和下模32，上模31和下模32均缠绕10匝，线圈4直径为210mm，使用此规格的线圈4可以更好的对凸孔模3进行加热，缠绕的匝数可以在10匝-15匝之间变动，匝数越多，加热分布越均匀，完成加热的效果也就越好。
[0041]
线圈4电连接至温控器，在温控器设定加热温度为170℃
±
5℃，经过实验测试得知，在此温度下对材料的塑性改善大，然后将上模31和下模32进行合模，合模完毕后以40kw的功率对线圈4进行通电达到对上模31、下模32进行预加热的目的，线圈4到达设定温度时停止加热，以40kw的功率对线圈进行通电，功率越大加热的速度越快；加热的效果越好。
[0042]
s6；凸孔作业，凸孔模3在闭合状态下加热至设定温度后，开始进行凸孔作业，抬起
上模31，将开完预制孔2的瓜瓣1沿下模32放正后再将上模31、下模32进行合模，由于开模造成了热量损失，导致凸孔模3的温度下降，所以合模后继续以40kw的功率继续对线圈4进行通电加热至设定温度170℃
±
5℃，到达设定温度并保温60s后进行凸孔作业；使凸模5上行进行凸孔；凸孔作业结束后，凸模5退出瓜瓣1；抬起上模31，取出瓜瓣1；保温60s是为了稳定工件的温度，保温时间在60s-180s均可，保温期间保持线圈4通电加热达到保温效果。
[0043]
s7；取出瓜瓣1使用空气循环炉进行时效热处理，保温温度为175℃
±
5℃，保温时间18小时，然后出炉冷却，瓜瓣1凸孔成型；针对于2219铝合金材质的瓜瓣材料，保温温度加上保温时间为通用的时效热处理制度，能够保证力学性能达到最优的效果。
[0044]
下模32的圆周表面设置两个测温孔，测温孔距下模32顶部20mm，且两个测温孔在下模32的圆周表面相隔180
°
，测温孔距离工件较近，在进行测温的时候可以和工件的温度保持一致，进而测量出较精确的温度；相隔180
°
是为了让两个测温孔相隔的距离较远，在这种情况下，相隔180
°
可以更好的测量下模32的表征温度。
[0045]
两个测温孔内分别设有一个热电偶，将热电偶插入以检测凸孔模3实时温度，配合温控器显示和调节温度；上述热电偶的型号为kmqxl-026u-12。
[0046]
凸模5上行的速度为0.5mm/s，上行的行程为70mm，上行的速度越小，出现裂纹的概率越小，可以更好的保护瓜瓣，达到较高的完成度；上行的速度可以根据实际加工情况进行变化。
[0047]
凸模5退出瓜瓣1的速度为2mm/s的；凸模5退出瓜瓣1的速度可以快一些，提高加工效率。
[0048]
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

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