本發明專利技術公開了一種大長徑比薄壁無縫鋁合金內襯壁厚均勻性控制方法，該方法首先將鋁合金管材裝卡在雙旋輪數控旋壓機上，采用錯距旋壓方式，經歷多個道次制備收口用管坯，再將管坯進行退火處理后，裝卡于收口旋壓設備的卡具上，并伸出卡具端面，采用組合軌跡收口旋壓，直至將管坯旋壓至預設形狀，形成內襯毛坯。將內襯毛坯進行熱處理，最后將熱處理后的內襯毛坯進行機械加工，得到成型的鋁合金內襯。本發明專利技術采用多道次碾薄旋壓方法制備收口管坯、采用組合軌跡進行收口旋壓、采用車銑相結合并且以銑為主的工藝進行壁厚減薄，實現大長徑比薄壁無縫鋁合金內襯高精度制備。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及一種大長徑比薄壁無縫鋁合金內襯壁厚均勻性控制方法，屬于航天用無縫氣瓶內襯制造。
技術介紹
1、航天用無焊縫氣瓶內襯要求輕質、高精度，收口旋壓前要求管坯壁厚均勻性良好并且保持高精度；收口旋壓后內表面要求無褶皺、裂紋等缺陷；外表面機械加工后對壁厚偏差及壁厚均勻性、直線度、圓度等均有較高要求(壁厚≤2.0mm、壁厚公差≤0.20mm、直線度≤1.0mm、圓度≤0.50mm)，其對各工序工藝要求大大提高。目前，國外已掌握了薄壁高精度無縫鋁合金內襯制造技術，美國結構復合材料工業公司2011年制備的無縫鋁內襯厚度可達0.8mm；國內目前采用以下方式制備薄壁無縫內襯，即采用多套模具拉深成形內襯收口管坯，收口旋壓后采用手動方式打磨內襯外表面，制造過程流轉工序多、耗費時間長，同時手動打磨內襯進行壁厚減薄，極易出現壁厚分布不均勻且偏差大、偏離設計要求的現象，使用方或者被迫讓步接收，或者將偏離要求的構件直接報廢。
技術實現思路
1、本專利技術解決的技術問題是：克服現有技術的不足，提出了一種大長徑比薄壁無縫鋁合金內襯壁厚均勻性控制方法，采用多道次碾薄旋壓方法制備收口管坯、采用組合軌跡進行收口旋壓、采用車銑相結合并且以銑為主的工藝進行壁厚減薄，實現大長徑比薄壁無縫鋁合金內襯高精度制備，內襯內表面無褶皺、裂紋等缺陷，壁厚偏差(實測最大壁厚與最小壁厚差值)≤0.20mm。
2、本專利技術的技術解決方案是：
3、一種大長徑比薄壁無縫鋁合金內襯壁厚均勻性控制方法，包括：
4、步驟一、將鋁合金管材裝卡在雙旋輪數控旋壓機上，采用錯距旋壓方式，經歷多個道次制備收口用管坯；
5、步驟二、將完成碾薄旋壓的管坯進行退火處理；
6、步驟三、將完成退火處理的管坯裝卡于收口旋壓設備的卡具上，并伸出卡具端面，采用組合軌跡收口旋壓，直至將管坯旋壓至預設形狀，形成內襯毛坯；
7、步驟四、將內襯毛坯進行熱處理；
8、步驟五、將熱處理后的內襯毛坯進行機械加工，得到成型的鋁合金內襯。
9、進一步地，步驟一中，采用錯距旋壓制備收口管坯，同時在距離起旋位置80mm-100mm處放置支撐裝置，用于托抬旋壓模具，制備得到的收口管坯壁厚偏差≤0.30mm。所述支撐裝置包括底座和支撐滾輪，支撐滾輪跟旋壓模具圓周端面接觸，伴隨旋壓模具轉動而隨動，以此托抬旋壓模具，避免旋壓模具出現“低頭效應”。
10、進一步地，步驟一中，采用4個道次制備收口用管坯，4個道次均為冷旋、正旋；定義居于前方的旋輪為1號、滯后的旋輪為2號，即旋輪1號在旋輪2號前方6mm-10mm；收口用管坯內徑為350mm-450mm、長度為1.3m-1.5m、壁厚為6mm-8mm，具體成形過程如下：
11、第1道次，旋輪1號與模具間隙16.10mm-16.20mm，旋輪2號與模具間隙14.50mm-14.60mm，主軸轉速75rap/min-80rap/min，旋輪進給速度70mm/min-80mm/min；
12、第2道次，旋輪1號與模具間隙14.30mm-14.40mm，旋輪2號與模具間隙12.20mm-12.30mm，主軸轉速75rap/min-80rap/min，旋輪進給速度70mm/min-75mm/min；
13、第3道次，旋輪1號與模具間隙10.90mm-11.05mm，旋輪2號與模具間隙9.05mm-9.10mm，主軸轉速75rap/min-80rap/min，旋輪進給速度60mm/min-70mm/min；
14、第4道次，旋輪1號與模具間隙7.80mm-7.90mm，旋輪2號與模具間隙7.00mm-7.10mm，主軸轉速75rap/min-80rap/min，旋輪進給速度70mm/min-80mm/min。
15、進一步地，步驟三中，管坯內徑為350mm-450mm，收口旋壓采用組合軌跡，軌跡包含3組，具體如下：
16、第一組軌跡，采用正旋工藝、將管坯伸出卡具端面部分旋制為錐形，錐角45°-60°；旋壓道次為8-12道次，單道次旋輪壓下量為2mm-3mm，后續道次逐次遞增，每道次增幅3mm-4mm；起旋溫度為160-200℃，以2個道次為基準，反復循環點火、關火，即前2個道次點火補償加熱、接著2個道次關火停止補償加熱、然后2個道次繼續點火補償加熱；第一組軌跡全旋程溫度不超過230℃；
17、第二組軌跡，采用反旋工藝、將經歷第一組軌跡成形的錐形端部進行堆料增厚處理；旋壓道次為6-8道次，單道次錐形端部有效位移為5mm-8mm，全旋程進行補償加熱，加熱位置為距離錐形端部60mm-100mm區域，第二組軌跡全旋程溫度不超過280℃；
18、第三組軌跡，采用正旋工藝、將經歷第二組軌跡后的管坯旋至預設形狀，即成形橢球封頭+管嘴輪廓；旋壓道次為8-10道次，以3個道次為基準，反復循環點火、關火，第三組軌跡全旋程溫度不超過320℃。
19、進一步地，步驟五中，進行機械減薄時，首先在內襯毛坯上均勻選擇多個點，對選擇的點位進行掃描，實時勾勒出內襯毛坯的外輪廓；然后檢測各點的壁厚，通過壁厚反推、實時勾勒出內襯毛坯的內型面輪廓，以此作為加工基準。
20、進一步地，步驟五中，進行機械減薄時，首先在內襯毛坯上均勻選擇多個點，點數在3000個以上，覆蓋整個內襯毛坯外表面。
21、進一步地，步驟五中，機械減薄過程分為三個階段，即粗加工、半精加工、精加工，具體如下：
22、粗加工采用車加工方式，車削量為3mm-4mm；
23、半精加工采用車銑相結合的加工方式，車削量為1mm-2mm；然后針對實測壁厚值偏離理論值+0.30mm以上的區域進行標記，標記區域采用銑加工方式將壁厚偏離值控制在+0.30mm之內；
24、精加工采用銑加工方式，銑加工量為0.5mm-0.8mm，銑加工過程進行壁厚實時監測，直至全部區域壁厚偏差≤0.20mm為止。
25、進一步地，在完成機械加工后，將鋁合金內襯進行整體拋光處理，拋光量為0.01mm-0.02mm。
26、本專利技術與現有技術相比的優點在于：
27、(1)本專利技術采用多道次碾薄旋壓方法制備收口管坯、采用組合軌跡進行收口旋壓、采用車銑相結合并且以銑為主的工藝進行壁厚減薄，同時對上述三個環節協同控制，實現大長徑比薄壁無縫鋁合金內襯高精度制備，內襯內表面無褶皺、裂紋等缺陷，壁厚偏差(實測最大壁厚與最小壁厚差值)≤0.20mm。
28、(2)本專利技術通過碾薄旋壓方式制備收口管坯，合理匹配雙旋輪錯距量，結合協同設計旋壓道次、間隙設計、進給速度、主軸轉速等，確保制備的收口管坯壁厚偏差≤0.30mm，為保障內襯壁厚均勻性奠定基礎。
29、(3)本專利技術采用組合軌跡進行收口旋壓，第一組軌跡逐道次遞增的壓下量有助于快速收徑，第二組軌跡堆料增厚有助于保障內襯管嘴r角位置壁厚，第一、第三組軌跡反復循環點本文檔來自技高網
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【技術保護點】
1.一種大長徑比薄壁無縫鋁合金內襯壁厚均勻性控制方法，其特征在于，包括：
2.根據權利要求1所述的大長徑比薄壁無縫鋁合金內襯壁厚均勻性控制方法，其特征在于，步驟一中，采用錯距旋壓制備收口管坯，同時在距離起旋位置80mm-100mm處放置支撐裝置，用于托抬旋壓模具，制備得到的收口管坯壁厚偏差≤0.30mm。
3.根據權利要求2所述的大長徑比薄壁無縫鋁合金內襯壁厚均勻性控制方法，其特征在于，步驟一中，采用4個道次制備收口用管坯，4個道次均為冷旋、正旋；定義居于前方的旋輪為1號、滯后的旋輪為2號，即旋輪1號在旋輪2號前方6mm-10mm；收口用管坯內徑為350mm-450mm、長度為1.3m-1.5m、壁厚為6mm-8mm，具體成形過程如下：
4.根據權利要求1所述的一種大長徑比薄壁無縫鋁合金內襯壁厚均勻性控制方法，其特征在于，步驟三中，管坯內徑為350mm-450mm，收口旋壓采用組合軌跡，軌跡包含3組，具體如下：
5.根據權利要求1所述的一種大長徑比薄壁無縫鋁合金內襯壁厚均勻性控制方法，其特征在于，步驟五中，進行機械減薄時，首先在內襯毛坯上均勻選擇多個點，對選擇的點位進行掃描，實時勾勒出內襯毛坯的外輪廓；然后檢測各點的壁厚，通過壁厚反推、實時勾勒出內襯毛坯的內型面輪廓，以此作為加工基準。
6.根據權利要求5所述的一種大長徑比薄壁無縫鋁合金內襯壁厚均勻性控制方法，其特征在于，步驟五中，進行機械減薄時，首先在內襯毛坯上均勻選擇多個點，點數在3000個以上，覆蓋整個內襯毛坯外表面。
7.根據權利要求1所述的一種大長徑比薄壁無縫鋁合金內襯壁厚均勻性控制方法，其特征在于，步驟五中，機械減薄過程分為三個階段，即粗加工、半精加工、精加工，具體如下：
8.根據權利要求1所述的一種大長徑比薄壁無縫鋁合金內襯壁厚均勻性控制方法，其特征在于，在完成機械加工后，將鋁合金內襯進行整體拋光處理，拋光量為0.01mm-0.02mm。
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【技術特征摘要】
1.一種大長徑比薄壁無縫鋁合金內襯壁厚均勻性控制方法，其特征在于，包括：
2.根據權利要求1所述的大長徑比薄壁無縫鋁合金內襯壁厚均勻性控制方法，其特征在于，步驟一中，采用錯距旋壓制備收口管坯，同時在距離起旋位置80mm-100mm處放置支撐裝置，用于托抬旋壓模具，制備得到的收口管坯壁厚偏差≤0.30mm。
3.根據權利要求2所述的大長徑比薄壁無縫鋁合金內襯壁厚均勻性控制方法，其特征在于，步驟一中，采用4個道次制備收口用管坯，4個道次均為冷旋、正旋；定義居于前方的旋輪為1號、滯后的旋輪為2號，即旋輪1號在旋輪2號前方6mm-10mm；收口用管坯內徑為350mm-450mm、長度為1.3m-1.5m、壁厚為6mm-8mm，具體成形過程如下：
4.根據權利要求1所述的一種大長徑比薄壁無縫鋁合金內襯壁厚均勻性控制方法，其特征在于，步驟三中，管坯內徑為350mm-450mm，收口旋壓采用組合軌跡，軌跡包含3組，具體如下...
【專利技術屬性】
技術研發人員：溫濤，沈正章，李啟軍，石剛，酈江濤，黃嘯辰，王寧，賈昊，謝金鑫，張健，阮小鵬，
申請(專利權)人：航天材料及工藝研究所，
類型：發明
國別省市：
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