一种铝镁合金薄壁舱段制造变形的校形方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN112338003A(43)申请公布日2021.02.09(21)申请号202011045438.3(22)申请日2020.09.29(71)申请人哈尔滨工业大学地址150001黑龙江省哈尔滨市南岗区西大直街92号(72)发明人姜建堂袁勇姜浩邵文柱甄良(74)专利代理机构哈尔滨市阳光惠远知识产权代理有限公司23211代理人李恩庆(51)Int.Cl.B21D3/14(2006.01)C21D9/00(2006.01)C21D11/00(2006.01)权利要求书1页说明书3页附图3页(54)发明名称一种铝镁合金薄壁舱段制造变形的校形方法(57)摘要本发明提出了一种铝镁合金薄壁舱段制造变形的校形方法，属于热处理变形控制领域。本发明有效解决了现有铝镁合金薄壁舱段制造过程中变形的问题。本发明包括：舱段构件外廓测量，形成数模并将其与理想舱段数模进行三维比对，获得圆度变化的空间分布；通过热模拟实验和蠕变试验获得舱段构件的材料变形和蠕变本构关系；设计和制造内撑工装，对舱段构件变形位置进行可调节约束；建立有限元仿真平台对约束热处理过程中应力分布、应力‑蠕变演化以及卸载回弹进行系统的预测并据此进行加载位置和加载强度的选择；将舱段构件与内撑工装同时放入热处理炉进行热处理。它主要用于舱段制造过程的形状矫正和保持。CN112338003ACN112338003A权利要求书1/1页1.一种铝镁合金薄壁舱段制造变形的校形方法，其特征在于：它包括以下步骤：步骤1：通过三维轮廓仪对舱段构件(1)外廓进行测量，形成舱段构件(1)外轮廓的数模，将舱段构件(1)外轮廓的数模与理想舱段数模进行三维比对，获得圆度变化的空间分布；步骤2：通过热模拟实验和蠕变试验获得舱段构件(1)的材料变形和蠕变本构关系；步骤3：根据步骤1中得到的舱段构件(1)外轮廓的数模设计和制造内撑工装(2)，对舱段构件(1)的变形位置进行可调节约束；步骤4：建立有限元仿真平台，根据步骤2中得到的数据对约束热处理过程中应力分布、应力-蠕变演化以及卸载回弹进行系统的预测，基于仿真平台的系统试算进行加载位置和加载强度的选择；步骤5：基于仿真平台的结果确定约束位置、约束强度进行舱段构件(1)与内撑工装(2)的组装和锁紧，之后将舱段构件(1)与内撑工装(2)同时放入热处理炉进行热处理。2.根据权利要求1所述的一种铝镁合金薄壁舱段制造变形的校形方法，其特征在于：所述步骤1中通过轴向不同位置测定径向轮廓，从而选定约束加载位置。3.根据权利要求2所述的一种铝镁合金薄壁舱段制造变形的校形方法，其特征在于：所述约束加载位置为舱段构件(1)变形量最大的位置。4.根据权利要求1所述的一种铝镁合金薄壁舱段制造变形的校形方法，其特征在于：所述步骤2中通过选用相同热处理状态的合金进行热模拟实验和蠕变试验得到系列化的应力应变曲线，并从中计算获得合金的变形和蠕变本构关系。5.根据权利要求1所述的一种铝镁合金薄壁舱段制造变形的校形方法，其特征在于：所述步骤4中选定轴向位置以及径向顶正的位置，并在有限元仿真系统中建立舱段构件(1)与内撑工装(2)组合体的模型，对舱段构件(1)与内撑工装(2)组合体中各径向位置加载过程以及舱段构件(1)与内撑工装(2)组合体温升过程进行仿真，获得应力、应变与的温度分布，模拟舱段构件(1)中应力和应变的变化并对卸载回弹进行预测；基于回弹预测对加载位置、加载强度和温度进行调整。6.根据权利要求1所述的一种铝镁合金薄壁舱段制造变形的校形方法，其特征在于：所述步骤5中热处理结束后自然冷却至室温，拆除内撑工装(2)，检查舱段构件(1)内腔截面的圆度尺寸。7.根据权利要求1所述的一种铝镁合金薄壁舱段制造变形的校形方法，其特征在于：所述内撑工装(2)为平面四向或平面六向均匀分布自对顶结构，在轴向根据校形需要进行多层纵列组装。8.根据权利要求7所述的一种铝镁合金薄壁舱段制造变形的校形方法，其特征在于：所述内撑工装(2)包括顶块(3)、中心环(4)和安装螺栓(5)，所述顶块(3)通过安装螺栓(5)与中心环(4)相连。2CN112338003A说明书1/3页一种铝镁合金薄壁舱段制造变形的校形方法技术领域[0001]本发明属于热处理变形控制领域，特别是涉及一种铝镁合金薄壁舱段制造变形的校形方法。背景技术[0002]舱段类构件是航空航天装备的主承载构件，是飞行器高效、可靠服役的重要基础。为了实现凸台、复杂筋板等复杂结构的精确制造，达成高效承载的设计目标，舱段类构件大量使用镁合金、铝合金薄壁铸件作为坯件、以机加工方法进行制造。受镁合金/铝合金性能特点及制造过程的复杂性决定，舱段类构件在制造过程中容易发生形状畸变并导致变形超差、无法装配甚至服役性能退化