CN111122316B - 消除航空金属零件残余应力的时效性能考核的装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提出了一种除航空金属零件残余应力的时效性能考核的装置，包含：平板模具(1)、固定平台(2)、螺栓(3)，其中：定平台(2)连接；平板模具(1)用于承载包覆有真空袋膜(5)的试验用金属零件(4)；真空热压罐(6)用于将平板模具(1)上所承载的包覆有真空袋膜(5)的试验用金属零件(4)进行消除残余应力的时效工艺，并将试验用金属零件(4)压成平面的板材；静力试验平台，用于对压成平面的板材进行静力或剪切考核试验，得到破坏强度参数，并将压成平面的板材的破坏强度参数确认为待考核的金属零件的破坏强度参数。该装置不仅精确、可靠还不会破坏待考核的金属零件的力学性能。

Description

消除航空金属零件残余应力的时效性能考核的装置
技术领域
本发明涉及航空的技术领域，尤其是涉及一种消除航空金属零件残余应力的时效性能考核的装置。
背景技术
航空航天工业大量应用金属材料进行大型复杂截面零件的制造，在此种零件的制造过程中会产生难以消除的残余应力，导致零件变形。为了消除大型复杂截面零件制造过程中的残余应力，可以在热压罐中进行时效，同时过程中引入压力使零件进行蠕变，最终零件达到目标性能的同时消除残余应力。
然而，在热压罐中进行消除残余应力的时效后，零件一般都呈现出带有曲度的最终形貌状态，带有曲度的零件无法进行工程中常用的静力或剪切考核试验。
发明内容
鉴于此，为了解决现有技术中的至少一种技术问题，本发明提供了一种除航空金属零件残余应力的时效性能考核的装置。
一种消除航空金属零件残余应力的时效性能考核的装置包含：
平板模具1、固定平台2、螺栓3，其中：
平板模具1设置在固定平台2上方并通过螺栓3与固定平台2连接；
平板模具1用于承载包覆有真空袋膜5的试验用金属零件4；
真空热压罐6用于将平板模具1上所承载的包覆有真空袋膜5的试验用金属零件4进行消除残余应力的时效工艺，并将试验用金属零件4压成平面的板材；
静力试验平台，用于对压成平面的板材进行静力或剪切考核试验，得到破坏强度参数，并将压成平面的板材的破坏强度参数确认为待考核的金属零件的破坏强度参数。
本发明的优点可以是：
通过试验用金属零件4的性能确定待考核的金属零件的性能。首先将试验用金属零件4是通过机加工形成的具有预设曲度的板材。试验用金属零件4在进行消除残余应力的时效后，为了测试最终的性能水平，压成平板试验件。利用静力试验平台对压成平面的板材进行静力或剪切考核试验，得到破坏强度参数，并将压成平面的板材的破坏强度参数确认为待考核的金属零件的破坏强度参数。该装置不仅精确、可靠还不会破坏待考核的金属零件的力学性能。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见，下面所描述的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明一实施例的消除航空金属零件残余应力的时效性能考核的装置的示意图；
图2为本发明一实施例的消除航空金属零件残余应力的时效性能考核的装置的等轴试图；
图3为本发明另一实施例的消除航空金属零件残余应力的时效性能考核的装置的等轴试图；
图4为本发明一实施例的时效消除金属残余应力的试验件工装的侧视图。
其中，平板模具1、固定平台2、螺栓3、试验用金属零件4、真空袋膜5、真空热压罐6。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域的普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下，所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
下面将详细描述本发明的各个方面的特征和示意性实施例。在下面的详细描述中，提出了许多具体细节，以便提供对本发明的全面理解。但是，对于本领域的技术人员来说很明显的是，本发明可以在不需要这些具体细节中的一些细节的情况下实施。下面对实施例的描述仅仅是为了通过示出本发明的示例来提供对本发明的更好的理解。本发明决不限于下面所提出的任何具体设置和方法，而是在不脱离本发明的精神的前提下覆盖了结构、方法、器件的任何改进、替换和修改。在附图和下面的描述中，没有示出公知的结构和技术，以避免对本发明造成不必要的模糊。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明实施例及实施例中的特征可以互相结合，各个实施例可以相互参考和引用。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
图1为本发明一实施例的时效消除金属残余应力的试验件工装安装示意图；图2为本发明一实施例的时效消除金属残余应力的试验件工装的等轴试图；图3为本发明一实施例的时效消除金属残余应力的试验件工装的侧视图。
参考图1至图3，一种消除航空金属零件残余应力的时效性能考核的装置，可以包含：平板模具1、固定平台2、螺栓3。
其中：平板模具1设置在固定平台2上方并通过螺栓3与固定平台2连接；平板模具1用于承载包覆有真空袋膜5的试验用金属零件4；真空热压罐6用于将平板模具1上所承载的包覆有真空袋膜5的试验用金属零件4进行消除残余应力的时效工艺，并将试验用金属零件4压成平面的板材；静力试验平台，用于对压成平面的板材进行静力或剪切考核试验，得到破坏强度参数，并将压成平面的板材的破坏强度参数确认为待考核的金属零件的破坏强度参数。
待考核的金属零件是经过消除残余应力的时效工艺后，具有预设曲度的板材。试验用金属零件4是通过机加工形成的具有预设曲度的板材。
在一些实施例中，预设曲度的板材的凹面带有筋条。平板模具1上具有与筋条对应的沟槽。基于时效工艺确定施加在待验证的金属零件上的预设压力、预设温度。具体压力、温度等参数可以根据实际情况灵活设置。
在一些实施例中，利用该装置消除待考核的金属零件残余应力的时效性能考核方法包括以下步骤：
通过机加工形成的具有预设曲度的板材作为试验用金属零件4；
真空袋膜5包覆试验用金属零件4；
真空热压罐6将平板模具1上所承载的包覆有真空袋膜5的试验用金属零件4进行消除残余应力的时效工艺，并将试验用金属零件4压成平面的板材；
静力试验平台对压成平面的板材进行静力或剪切考核试验，得到破坏强度参数，并将压成平面的板材的破坏强度参数确认为待考核的金属零件的破坏强度参数。
平板模具1与平板模具1连接处密封。
本发明设计出一种用在热压罐中满足航空航天工程考核试验件设计的时效消除金属残余应力的试验件工装。
在一些实施例中，该工装应遵循以下原则：
原则1：下平台应与热压罐贴合。下平台是工装的重要组成部分，它的作用是在真空热压罐中固定成形模具，因此要针对不同直径尺寸的热压罐更换不同尺寸的下平台，保证下平台与热压罐壁贴合。
原则2：成形模具与下平台连接处需要密封处理。成形模具是工装的重要组成部分，成形模具固定在下平台上，四角使用螺栓与下平台连接，为了保证真空处理环境，四角螺栓连接处必须进行密封处理。
原则3：成形模具预留真空抽气孔。成形模具是工装的重要组成部分，为了形成真空环境，成形模具中心需要预留一个真空抽气孔。
在一些实施例中，一种时效消除金属残余应力的试验件工装，包含以下特征：
特征1，成形模具是平板状；
特征2，下平台与热压罐贴合；
特征3，成形模具与下平台使用螺栓连接；
特征4，机加工完成的带曲度零件放置在成形模具上方；
特征5，使用真空袋膜将零件包裹在成形模具上；
特征6，工装放置在真空热压罐中。
本发明的优点可以是：通过试验用金属零件4的性能确定待考核的金属零件的性能。首先将试验用金属零件4是通过机加工形成的具有预设曲度的板材。试验用金属零件4在进行消除残余应力的时效后，为了测试最终的性能水平，压成平板试验件。利用静力试验平台对压成平面的板材进行静力或剪切考核试验，得到破坏强度参数，并将压成平面的板材的破坏强度参数确认为待考核的金属零件的破坏强度参数。该装置不仅精确、可靠还不会破坏待考核的金属零件的力学性能。
需要说明的是，上述流程操作可以进行不同程度的组合应用，为了简明，不再赘述各种组合的实现方式，本领域的技术人员可以按实际需要将上述的操作步骤的顺序进行灵活调整，或者将上述步骤进行灵活组合等操作。
最后应该说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可以轻易想到各种等效的修改或者替换，这些修改或者替换都应该涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种消除航空金属零件残余应力的时效性能考核的装置，其特征在于，包含：
平板模具(1)、固定平台(2)、螺栓(3)，其中：
平板模具(1)设置在固定平台(2)上方并通过螺栓(3)与固定平台(2)连接；
平板模具(1)用于承载包覆有真空袋膜(5)的试验用金属零件(4)；
真空热压罐(6)用于将平板模具(1)上所承载的包覆有真空袋膜(5)的试验用金属零件(4)进行消除残余应力的时效工艺，基于时效工艺确定施加在待验证的金属零件上的预设压力、预设温度，并将试验用金属零件(4)压成平面的板材；
静力试验平台，用于对压成平面的板材进行静力或剪切考核试验，得到破坏强度参数，并将压成平面的板材的破坏强度参数确认为待考核的金属零件的破坏强度参数。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，其中：
待考核的金属零件是经过消除残余应力的时效工艺后，具有预设曲度的板材。
3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，其中：
试验用金属零件(4)是通过机加工形成的具有预设曲度的板材。
4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，其中：
预设曲度的板材的凹面带有筋条。
5.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，其中：
平板模具(1)上具有与筋条对应的沟槽。
6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，利用该装置消除待考核的金属零件残余应力的时效性能考核方法包括以下步骤：
通过机加工形成的具有预设曲度的板材作为试验用金属零件(4)；
真空袋膜(5)包覆试验用金属零件(4)；
真空热压罐(6)将平板模具(1)上所承载的包覆有真空袋膜(5)的试验用金属零件(4)进行消除残余应力的时效工艺，并将试验用金属零件(4)压成平面的板材；
静力试验平台对压成平面的板材进行静力或剪切考核试验，得到破坏强度参数，并将压成平面的板材的破坏强度参数确认为待考核的金属零件的破坏强度参数。
7.根据权利要求1-6中任意一项所述的装置，其特征在于，其中：
平板模具(1)与平板模具(1)连接处密封。
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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4730474A (en) * 1985-04-01 1988-03-15 Hitachi, Ltd. Method of relieving residual stress in metal pipe
CN103091162A (zh) * 2013-01-10 2013-05-08 河北省首钢迁安钢铁有限责任公司 一种测量热轧板卷规定总延伸强度Rt值的方法
CN103691793A (zh) * 2013-12-20 2014-04-02 中南大学 一种基于热压罐的可时效强化铝合金整体壁板一次成型方法
CN109016563A (zh) * 2018-07-25 2018-12-18 西南交通大学 一种消除复合材料残余应力控制固化变形的装置和方法
CN209513479U (zh) * 2018-12-14 2019-10-18 中国航空工业集团公司西安飞机设计研究所 一种剪切疲劳试验件

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4730474A (en) * 1985-04-01 1988-03-15 Hitachi, Ltd. Method of relieving residual stress in metal pipe
CN103091162A (zh) * 2013-01-10 2013-05-08 河北省首钢迁安钢铁有限责任公司 一种测量热轧板卷规定总延伸强度Rt值的方法
CN103691793A (zh) * 2013-12-20 2014-04-02 中南大学 一种基于热压罐的可时效强化铝合金整体壁板一次成型方法
CN109016563A (zh) * 2018-07-25 2018-12-18 西南交通大学 一种消除复合材料残余应力控制固化变形的装置和方法
CN209513479U (zh) * 2018-12-14 2019-10-18 中国航空工业集团公司西安飞机设计研究所 一种剪切疲劳试验件

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
大直径直缝埋弧焊管成形过程对毛坯板机械性能的影响;蔡星周;《中国优秀博硕士学位论文全文数据库(博士)工程科技Ⅰ辑》;20141215(第12期);第5、16-19页 *

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