由2xxx系列合金生產高能液壓成形結構的方法技術

本發明專利技術涉及一種產生集成整體式鋁結構的方法，所述方法包括以下步驟：(a)提供預定厚度為至少3mm的鋁合金板，其中，鋁合金板為以F回火或O回火提供的2xxx系列合金；(b)鋁合金板任選地預機械加工成中間機械加工結構；(c)該板或任選的中間機械加工結構抵靠剛性模具的成形表面進行高能液壓成形，所述剛性模具的輪廓按集成整體式鋁結構的所需曲率，高能液壓成形使該板或中間機械加工結構適應成形表面的輪廓，達到單軸曲率和雙軸曲率中的至少一個；(d)高能液壓成形結構的固溶熱處理和冷卻；(e)機械加工；以及(f)最終的集成整體式鋁結構進行老化處理。

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】由2xxx系列合金生產高能液壓成形結構的方法專利
本專利技術涉及一種產生集成整體式鋁結構的方法，并且可以具有復雜構造，即，由板材機械加工成近終形形狀(near-net-shape)。更具體地說，本專利技術涉及一種產生由2xxx系列合成制成的集成整體式鋁結構的方法，并且可以具有復雜構造，即，由板材機械加工成近終形形狀。本專利技術還涉及由本專利技術方法生產的集成整體式鋁結構以及通過所述方法獲得的多個中間半成品。專利技術背景美國專利號7,610,669-B2(Aleris)公開了一種產生集成整體式鋁結構(特別是航空構件)的方法，，所述方法包括以下步驟：(a)提供具有預定厚度的鋁合金板，所述板在淬火后進行拉伸并使其進行選自下組的第一回火：T4、T73、T74和T76，其中，所述鋁合金板由以重量％計具有一些組成的AA7xxx系列鋁合金生產：5.0-8.5％的Zn，1.0-2.6％的Cu，1.0-2.9％的Mg，<0.3％的Fe，<0.3％的Si，任選的選自下組的一種或多種元素：Cr、Zr、Mn、V、Hf、Ti，附帶的雜質和余量的鋁，任選元素的總和不超過0.6％，(b)通過彎曲使所述合金板成形以獲得預定成型的結構，所述預定成型結構的預機械加工厚度范圍為10mm至220mm，所述合金板在選自T4、T73、T74和T76的所述第一回火中形成具有內置半徑的成型結構，(c)所述成形結構進行熱處理，其中，所述熱處理包括將所述成型結構人工老化達到第二回火，所述第二回火選自下組：T6、T79、T78、T77、T76、T74、T73或T8，(d)對所述成型結構進行機械加工以獲得集成整體式鋁結構作為用于飛機的所述航空構件，其中，所述成型結構的所述機械加工在所述人工老化后進行。提出了所公開方法也可以應用于AA5xxx、AA6xxx和AA2xxx系列鋁合金。專利文獻US-2015/0315666-A1(福特環球技術公司(FordGlobalTechnologies))公開了一種在T4回火中對AA6XXX鋁合金(如AA6082)的薄規格工件進行液壓成形的方法，所述方法包括以下步驟：(i)使所述工件彎曲成第一初步形狀；(ii)所述工件在120-160℃的溫度下進行感應退火；(iii)將所述工件液壓成形為所需形狀，(iv)修整為所需長度，以及(v)人工老化。公開的工件是用于汽車的A柱車頂縱梁。此處，液壓成形是應用于片材和管材成形的術語，其中，金屬通過流體壓力抵靠模具成形。這可以通過內部流體壓力以及施加在管上的軸向載荷或單側模具完成，在所述單側模具中，片材金屬由囊泡(bladder)/隔膜(diaphragm)形成。液壓成形通常使用具有高注塞推力(ramforce)的常規單動液壓機(singleactionhydraulicpresses)。需要由厚板產品形成具有更復雜構造的集成整體式鋁結構。專利技術詳述如本文所理解的，除非另外指出，否則鋁合金命名和回火命名是指鋁標準和數據(AluminiumStandardsandData)以及登記記錄(RegistrationRecord)中的美國鋁協會(AluminiumAssociation)命名，如美國鋁協會于2018年公開的，并且是本領域技術人員眾所周知的。回火命名規定于歐洲標準EN515中。除非另有說明，否則對于合金組成或優選的合金組成的任何描述，所有百分比均為重量百分比。如本文所用，當用于描述合金添加物的組成范圍或量時，術語“約”是指由于如本領域任意所理解的標準工藝變化等因素，合金添加物的實際量可能與標稱預期量不同。如本文所用，術語“至多”和“至多約”明確包括但不限于其所指的特定合金成分的零重量百分比的可能性。例如，至多0.25％的V可以包括不具有V的鋁合金。“整體式”(Monolithic)是本領域中已知的術語，意指包括基本上單個的單元，該單元可以是在沒有接頭或接縫的情況下形成或產生的單個零件，并且包括基本均勻的整體。本專利技術的目的是提供一種產生復雜構造的集成整體式鋁結構的方法，其被機械加工成近終形形狀。本專利技術的目的是提供一種產生復雜構造的集成整體式2xxx系列鋁結構的方法，其由厚規格板材機械加工成近終形形狀。這些和其他目的以及其它優點通過本專利技術滿足或超越，本專利技術涉及一種產生集成整體式鋁結構的方法，所述方法包括以下步驟：-提供預定厚度為至少3mm(0.12英寸)的鋁合金板，其中，鋁合金板為以F回火或O回火提供的2xxx系列合金；-鋁合金板任選地預機械加工成中間機械加工結構；-該板或任選的中間機械加工結構抵靠剛性模具的成形表面進行高能液壓成形，所述剛性模具的輪廓按集成整體式鋁結構的所需曲率，高能液壓成形使該板或中間機械加工結構基本適應成形表面的輪廓，達到單軸曲率和雙軸曲率中的至少一個；-高能液壓成形結構的固溶熱處理和冷卻；-將經固溶熱處理的高能成形結構機械加工或機械研磨成近最終或最終機械加工的集成整體式鋁結構；以及-使集成整體式鋁結構老化達到所需回火，以發展所需強度和與集成整體式鋁結構的預期應用相關的其它工程性能。本專利技術的一個重要特征是所使用的2xxx系列起始板產品以F回火或O回火提供。“F回火”是指2xxx系列起始板產品是預制的，任選地結合高達約1％的小拉伸操作以改善產品的平整度，并且沒有規定機械性能。在該情況下，這意味著該板材已鑄造成軋制錠，其預熱和/或均質化、熱軋以及任選的冷軋至本領域中常見的最終規格，但沒有或避免了任意進一步的目的性退火、固溶熱處理或人工老化。如本領域中已知的，“O退火”是指2xxx系列起始板產品已經進行退火以獲得具有更穩定機械性能的最低強度回火。在該情況下，這意味著該板材已鑄造成軋制錠，其預熱和/或均質化、熱軋以及任選的冷軋至本領域中常見的最終規格，任選地結合高達約1％的小拉伸操作以改善產品的平整度。如本領域中已知的，建議的退火以獲得最低強度回火通常包括在約405℃下均熱(soaking)約2-3小時，以約28℃/小時或更低的速率冷卻至約260℃，并且進一步冷卻至環境溫度，因此冷卻至環境溫度的速率并不是關鍵的。F回火或O回火的板材產品作為原材料是有利的，因為其在后續高能液壓成形操作中提供了明顯更大的延展性。而板材(例如，具有較高的強度和較低的延展性的T8回火)的高能液壓成形將導致在高能液壓成形操作后產生更多的回彈和殘余應力。在一實施方式中，在下一加工步驟中，例如通過車削、銑削和鉆孔將2xxx系列板材預機械加工成中間加工結構。優選地，去除板產品中的超聲波死區。并且，根據集成整體式鋁結構的最終幾何形狀，可以去除某些材料，以在板材中產生一個或多個槽腔(pocket)，并形成與成型模具更接近終形的形狀。這可以幫助后續高能液壓成形操作期間的成型。在根據本專利技術方法的實施方式中，高能液壓成形步驟通過爆炸成形進行。爆炸成形工藝是在水或另一合適液體環境(例如，油)中進行的高能率塑性變形工藝，以允許鋁合金板進行環境溫本文檔來自技高網...

【技術保護點】
1.一種產生集成整體式鋁結構的方法，所述方法包括以下步驟：/n-提供預定厚度為至少3mm的鋁合金板，其中，鋁合金板為以F回火或O回火提供的2xxx系列合金；/n-鋁合金板任選地預機械加工成中間機械加工結構；/n-該板或任選的中間機械加工結構抵靠剛性模具的成形表面進行高能液壓成形，所述剛性模具的輪廓按集成整體式鋁結構的所需曲率，高能液壓成形使該板或中間機械加工結構適應成形表面的輪廓，達到單軸曲率和雙軸曲率中的至少一個；/n-高能液壓成形結構的固溶熱處理和冷卻；/n-將經固溶熱處理的高能成形結構機械加工成最終機械加工的集成整體式鋁結構；/n-最終的集成整體式鋁結構老化達到所需回火。/n

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】20180905 EP 18192744.31.一種產生集成整體式鋁結構的方法，所述方法包括以下步驟：
-提供預定厚度為至少3mm的鋁合金板，其中，鋁合金板為以F回火或O回火提供的2xxx系列合金；
-鋁合金板任選地預機械加工成中間機械加工結構；
-該板或任選的中間機械加工結構抵靠剛性模具的成形表面進行高能液壓成形，所述剛性模具的輪廓按集成整體式鋁結構的所需曲率，高能液壓成形使該板或中間機械加工結構適應成形表面的輪廓，達到單軸曲率和雙軸曲率中的至少一個；
-高能液壓成形結構的固溶熱處理和冷卻；
-將經固溶熱處理的高能成形結構機械加工成最終機械加工的集成整體式鋁結構；
-最終的集成整體式鋁結構老化達到所需回火。


2.如權利要求1所述的方法，其中，高能液壓成形步驟通過爆炸成形進行。


3.如權利要求1所述的方法，其中，高能液壓成形步驟通過電動液壓成形進行。


4.如權利要求1-3中任一項所述的方法，其中，高能液壓成形結構進行固溶熱處理和冷卻后，按如下順序進行處理：將經固溶熱處理的高能成形結構機械加工成最終機械加工的集成整體式鋁結構，然后老化達到所需回火。


5.如權利要求1-3中任一項所述的方法，其中，高能液壓成形結構進行固溶熱處理和冷卻后，按如下順序進行處理：經固溶熱處理的高能成形結構老化達到所需回火，然后機械加工成最終機械加工的集成整體式鋁結構。


6.如權利要求1-5中任一項所述的方法，其中，高能液壓成形結構進行固溶熱處理和冷卻后，所述結構優選通過壓縮成型進行應力消除，隨后進行機械加工，并且老化達到集成整體式鋁結構所需的回火。


7.如權利要求1-6中任一項所述的方法，其中，高能液壓成形結構進行固溶熱處理和冷卻后，所述結構優選在下一高能液壓成形步驟中通過壓縮成型進行應力消除，隨后進行機械加工，并且老化達到集成整體式鋁結構所需的回火。


8.如權利要求1-7中任一項所述的方法，其中，鋁合金板的預定厚度為至少38.1mm，優選至少50.8mm，并且優選至少63.5mm。


9.如權利要求1-8中任一項所述的方法，其中，鋁合金板的預定厚度為至多127mm，優選至多114.3mm。


10.如權利要求1至9中任一項所述的方法，其中，集成整體式鋁結構老化達到選自下組的所需回火：T3、T4、T6和T8。


11.如權利要求1至10中任一項所述的方法，其中，集成整體式鋁結構老化達到T8回火，優選T852、T87或T89回火。


12.如權利...

【專利技術屬性】
技術研發人員：P·邁耶，S·科斯拉，A·伯格，S·M·斯潘戈，A·H·巴赫，
申請(專利權)人：空中客車簡化股份公司，
類型：發明
國別省市：法國;FR