CN106676437A - 一种铝合金贮箱瓜瓣凸孔装置及凸孔方法 - Google Patents

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何铁军
李�杰
王永铭
孟宪昌
贾春莉
孟凡成
王大刚
郭睿
英升琪
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Abstract

本发明属于航天设计制造技术，具体公开了一种铝合金贮箱瓜瓣凸孔装置及凸孔方法。凸孔装置包括同轴安装的上压块、成形凹模、绝缘垫板以及下压块，所述的成形凹模设在绝缘垫板的上方，所述绝缘垫板上设有安装槽，槽内设有感应器线圈，所述上压块设在成形凹模上，所述下压块设在绝缘垫板下方。凸孔方法将板材首先进行拉深变形后，在应用磁脉冲技术进行凸孔加工，取消了限制性使用工艺二次固溶处理，避免了零件因多次固溶处理容易发生过烧的风险，同时提高了零件的抗拉强度和屈服强度。

Description

一种铝合金贮箱瓜瓣凸孔装置及凸孔方法
技术领域
本发明属于航天设计制造技术，具体涉及一种适用于2219铝合金在固溶处理后经拉深变形状态下的运载火箭贮箱瓜瓣的凸孔装置和方法。
背景技术
运载火箭贮箱箱底由瓜瓣和顶盖拼焊组成，在某些瓜瓣上设计了翻边孔。采用LD10铝合金材料的带翻边孔瓜瓣和顶盖的成形工艺流程。随着型号研制的发展，设计对产品力学性能的要求越来越高，对产品的可靠性提出了更高的要求。某新型号贮箱箱底首次应用2219铝合金材料生产，原材料热处理状态为O态。而2219铝合金材料瓜瓣和顶盖采用现有工艺流程生产时，抗拉强度和屈服强度指标达不到设计要求，抗拉强度420MPa，屈服强度320MPa。此外，多次固溶处理容易导致零件过烧。
2219铝合金属于可热处理强化形变形铝合金，在固溶时效处理之后再进行一定的变形，经时效处理的铝合金力学性能将得到大幅提高。研究表明，2219铝合金零件热处理状态为T87时综合力学性能最佳。所谓铝合金T87状态是指铝合金板材经过固溶热处理+7％左右冷变形+人工时效。
电磁脉冲成形技术是先进的高能率成形技术，适用于铝合金板材翻边孔成形，具有能耗低、效率高、精度高、模具简单的特点，只用局部模具，即可完成普通的凸孔成形。
磁脉冲成形技术是将电能转化为电磁力，并作用于导电性能良好的金属材料使其发生变形的一种制造技术，具有高速、能量大、无污染、小回弹、节能、环保等优点。
发明内容
本发明的目的在于提供一种铝合金贮箱瓜瓣凸孔装置及凸孔方法，用于2219铝合金在固溶处理后经拉深变形状态下的运载火箭贮箱瓜瓣的凸孔的制备。
本发明的技术方案如下：
一种铝合金贮箱瓜瓣凸孔装置，包括同轴安装的上压块、成形凹模、绝缘垫板以及下压块，所述的成形凹模设在绝缘垫板的上方，所述绝缘垫板上设有安装槽，槽内设有感应器线圈，所述上压块设在成形凹模上，所述下压块设在绝缘垫板下方。
在上述的一种铝合金贮箱瓜瓣凸孔装置中：所述的同轴安装是指，将上压块、成形凹模、绝缘垫板以及下压块利用螺杆和紧固螺母同轴安装起来。
在上述的一种铝合金贮箱瓜瓣凸孔装置中：还包括位于上压块上的同轴安装的上垫圈。
一种铝合金贮箱瓜瓣凸孔方法,该方法包括如下步骤：
1)固溶处理
将2219-T87铝合金板材在热处理炉中加热到500～550摄氏度，保温50～70分钟，在10～20秒内移到水槽中，水温在20-30度，并完全浸入4～6分钟后取出；
2)对贮箱箱底瓜瓣拉深成形；
3)在瓜瓣上加工预制孔；
4)线圈
采用6～20平方多股铜导线或铜排，线圈匝数为5～20，线圈内径大小比预制孔直径小10-15mm；
5)将零件4放置到成形凹模3和感应器线圈5之间；
6)放电成形
将感应器线圈5与磁脉冲设备接通，放电5-30kJ；
7)将零件4从成形凹模3和感应器线圈5之间取出；
8)清理零件4表面；
9)时效处理
将零件4进行时效处理，温度140～160摄氏度，保温16～20小时后取出。
本发明的显著效果在于：将板材首先进行拉深变形后，在应用磁脉冲技术进行凸孔加工，取消了限制性使用工艺二次固溶处理，避免了零件因多次固溶处理容易发生过烧的风险，同时提高了零件的抗拉强度和屈服强度；凸孔装置采用磁感应线圈，将感应器***与磁脉冲设备接通，调整设备放电能量，放电即可，通过检查零件与模胎贴合状况，多次放电成形，成形零件强度较高、精度较高，且使用模具简单，成本低廉。
另外，采用一次性感应器，制造成本较低，适合较小批量生产。
通过对放电参数、感应器线圈参数的调整选择，可以适用不同形状、尺寸的凸孔，使用范围广泛。
采用2219-T87铝合金板材，经固溶处理-拉伸变形后的抗拉强度、屈服强度和延伸率等力学性能增强，产品可靠性较高。
附图说明
图1为铝合金贮箱瓜瓣凸孔装置示意图；
图中：1.上垫圈；2.上压块；3.成形凹模；4.零件；5.感应器线圈；6.绝缘垫板；7.下压块；8.螺杆；9.紧固螺母。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步详细说明。
如图1所示，该装置包括同轴安装的上压块2、成形凹模3、绝缘垫板6以及下压块7。
成形凹模3安装在绝缘垫板6的上方，在绝缘垫板6上表面加工安装槽，放置感应器线圈5。成形凹模3和感应器线圈5之间放置需要加工的零件4。上压块2安装在成形凹模3上，起到定位和压紧的作用。下压块7位于绝缘垫板6下方。
所说的同轴安装是指，将上压块2、成形凹模3、绝缘垫板6以及下压块7利用螺杆8和紧固螺母9同轴安装起来。
加工时零件4位于成形凹模3和感应器线圈5之间，并且放置在绝缘垫板6上。
在上压块2上还同轴的安装上垫圈1，螺杆8穿过上垫圈1之后，再通过紧固螺母9将上垫圈1进一步压紧，同时上压块2和下压块7通过螺杆8和紧固螺母9将整个装置连接并压紧。
下面具体说明利用上述装置完成的铝合金贮箱瓜瓣凸孔方法。
1)固溶处理
将2219-T87铝合金板材在热处理炉中加热到530度，保温60分钟，在15秒内移到水槽中，水温在20-30度，并完全浸入5分钟后取出。
2)对贮箱箱底瓜瓣拉深成形
贮箱箱底瓜瓣的型面为椭球面，为不均匀变形，利用液压机和模具对其进行拉深成形；
3)在瓜瓣上加工预制孔
在瓜瓣上按照凸孔直径的大小，凸孔高度，根据面积不变原则，计算出预制孔的大小。如100mm凸孔预制孔为87mm；120mm凸孔预制孔为107mm；依次类推。
4)线圈
采用6～20平方多股铜导线或铜排，线圈匝数为5～20，线圈内径大小比预制孔直径小10-15mm。
5)安装
将零件4放置到成形凹模3和感应器线圈5之间。
6)放电成形
将感应器线圈5与磁脉冲设备接通，调整设备放电能量，放电即可，放电能量一般在5-30kJ；磁脉冲设备放电能量为1-50kJ，频率33.3kv。
7)取出零件
将零件4从成形凹模3和感应器线圈5之间取出。
8)清理零件
手工用砂布清理零件4表面多余物。
9)时效处理
将零件4放在热处理炉中进行时效处理，温度160度，保温18小时后取出。

Claims (4)

1.一种铝合金贮箱瓜瓣凸孔装置，包括同轴安装的上压块(2)、成形凹模(3)、绝缘垫板(6)以及下压块(7)，其特征在于：所述的成形凹模(3)设在绝缘垫板(6)的上方，所述绝缘垫板(6)上设有安装槽，槽内设有感应器线圈(5)，所述上压块(2)设在成形凹模(3)上，所述下压块(7)设在绝缘垫板(6)下方。
2.如权利要求1所述的一种铝合金贮箱瓜瓣凸孔装置，其特征在于：所述的同轴安装是指，将上压块(2)、成形凹模(3)、绝缘垫板(6)以及下压块(7)利用螺杆(8)和紧固螺母(9)同轴安装起来。
3.如权利要求1所述的一种铝合金贮箱瓜瓣凸孔装置，其特征在于：还包括位于上压块(2)上的同轴安装的上垫圈(1)。
4.一种铝合金贮箱瓜瓣凸孔方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：
1)固溶处理
将2219-T87铝合金板材在热处理炉中加热到500～550摄氏度，保温50～70分钟，在10～20秒内移到水槽中，水温在20-30度，并完全浸入4～6分钟后取出；
2)对贮箱箱底瓜瓣拉深成形；
3)在瓜瓣上加工预制孔；
4)线圈
采用6～20平方多股铜导线或铜排，线圈匝数为5～20，线圈内径大小比预制孔直径小10-15mm；
5)将零件(4)放置到成形凹模(3)和感应器线圈(5)之间；
6)放电成形
将感应器线圈(5)与磁脉冲设备接通，放电5-30kJ；
7)将零件(4)从成形凹模(3)和感应器线圈(5)之间取出；
8)清理零件(4)表面；
9)时效处理
将零件(4)进行时效处理，温度140～160摄氏度，保温16～20小时后取出。
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