【技術實現步驟摘要】
本專利技術申請屬于航空制造中的一種塑性變形制備薄板，具體涉及一種提升硬鋁合金拉深成形工藝性的坯料制備方法，尤其適用于大型近回轉體整體成形用超寬薄壁、等軸細晶坯料的制造。
技術介紹
1、公知，金屬軋制薄板存在各項異性，通常軋制薄板順纖維方向強度、塑性指標明顯優于垂直纖維方向，但是抗剪疲勞強度明顯低于垂直纖維方向。原材料纖維組織在后續成形過程會遺傳至成品零件，尤其是近似回轉體零件，經過拉深成形后在原材料纖維方向的纖維度會再次加大，進一步降低了成品抗剪疲勞性能。為了解決上述問題，國內專利公開號cn117683984a提供了一種提高飛機環形唇口航向疲勞性能的制作方法，其原理是通過方向性強化及成形力分布、局部增厚擠壓、環向脹形、熱處理等多重措施，達到依次降低原材料、半成品的各項異性目的。但是主要缺點如下：一是需要反復形變和熱處理，模具數量及工序過程多，制造成本高；二是半成品在變形時，需要根據產品形狀對原材料纖維有方向性使用要求；三是受國內板料制備寬度的限制，尺寸更大零件無法滿足按需要任意選擇纖維方向。
2、硬鋁合金與鐵基合金、鈦合金等材料比較，具備重量更輕、熱導性優等顯著特點，是國際航空制造領域追求輕量化的首選材料；但是常規硬鋁合金板料塑性成形指標延伸率僅為鐵基合金40％，嚴重制約高難度復雜零件的可成形性。細化原材料晶粒，不僅可降低原材料各項異性遺傳至成品零件影響抗剪疲勞性能，而且可以明顯提升材料各個方向強度、塑性指標。然而制備薄板金屬板料，隨板料厚度降低、寬度增加制備難度越大；按照國家標準gjb2053a選材范圍，厚度0.5
技術實現思路
1、本專利技術申請為解決現有薄板軋制工藝難以制備超寬板料，無法滿足超大近回轉體薄壁件整體成形，且軋制板料固有纖維遺傳至近似回轉體成品引起的抗剪疲勞強度低方面的缺陷的技術問題，提出一種超寬等軸細晶薄板坯料制備裝置及制備方法。利用高速旋轉、高頻振動桿球攪拌、厚向擠壓處于旋轉狀態原始坯料，使熱半固、半粘性態材料雙面產生逐點揉捏效應晶粒破啐、動態再結晶、超塑減薄得到超寬規格等軸細晶薄板坯料。
2、為了實現上述專利技術目的，本申請所采取技術方案如下：
3、一種超寬等軸細晶薄板制備裝置，其包括：
4、工作臺；
5、安裝在所述工作臺上的旋轉臺，其通過電機帶動旋轉，所述旋轉臺上表面中心鑲嵌有圓柱防轉鑲塊，所述防轉鑲塊上設有坯料定位孔；
6、支撐臂，其一端固定于工作臺，另一端懸于旋轉臺上方，在所述支撐臂上設有行走槽；
7、加壓機構，其包括螺紋桿棒、螺紋連桿、回形滑套和背板，所述回形滑套安裝在所述支撐臂上，所述背板固定連接在回形滑套一側面上，所述螺紋連桿安裝在所述行走槽中，且一端固定連接在所述背板上，所述螺紋桿棒與回形滑套螺紋連接，在所述螺紋桿棒一端部上設有桿球，通過對螺紋桿棒施加徑向拉力或推力，使其沿徑向進行往復移動。
8、作為本專利技術進一步的方案：所述螺紋桿棒內設有氣道，所述氣道上部為空心多邊柱，下部為空心管，在空心多邊柱頂端固定有進氣管，在空心管內固定有風動轉，所述桿球安裝在風動轉下部，且可以相對風動轉旋轉。
9、作為本專利技術進一步的方案：所述風動轉在螺紋桿棒的空心管中具有一定的垂向活動空間。所述風動轉通風時，風動轉帶動桿球進行垂向振動，同時帶動桿球與旋轉臺進行逆向旋轉。
10、作為本專利技術進一步的方案：在所述風動轉頂面上方還設有兩個環形磁鐵，且兩個環形磁鐵相鄰面的磁極相同。
11、作為本專利技術進一步的方案：在所述工作臺上表面設有環形定位柱，所述旋轉臺下表面中心設有圓形三臺階定位柱，其第二臺階的直徑大于第一臺階和第三臺階的直徑，第三臺階與環形定位柱內圓的直徑及深度相匹配。
12、作為本專利技術進一步的方案：所述旋轉臺防轉鑲塊的坯料定位孔深度小于防轉鑲塊厚度，任意兩個相鄰定位孔與旋轉臺中心軸間距與夾角相等。
13、作為本專利技術進一步的方案：所述工作臺環形定位柱內圓底部和旋轉臺第三臺階底部分別設有相互匹配半球形面，所述工作臺環形定位柱上表面與旋轉臺第二臺階下表面分別設有下半圓環形槽和上半圓環形槽，下半圓環形槽和上半圓環形槽相互對接形成圓環形槽，環形槽內固定有若干滑珠。
14、作為本專利技術進一步的方案：所述電機下部連接有若干固定板，上部設有臺階旋轉軸，該臺階旋轉軸通過皮帶繞接于旋轉臺第一臺階上，所述工作臺的上表面與電機固定板設有相互匹配的長圓調節孔，該調節孔的方向與旋轉臺中心軸和電機臺階旋轉軸軸心連線平行。
15、一種超寬等軸細晶薄板制備方法，使用上述的薄板制備裝置制作超寬薄板等軸細晶鋁合金目標坯料，其包括如下步驟：
16、1)鋁合金原始坯料制作：根據目標坯料半徑、厚度選擇內外徑、厚度合適的厚板制作環形原始坯料，該原始坯料內圓設有與旋轉臺防轉鑲塊位置匹配的定位孔；
17、2)加壓機構調試：將厚板環形原始坯料以定位孔固定在旋轉臺的上表面后，螺紋連桿轉動使回形滑套和螺紋桿棒沿支撐臂進行徑向移動至預定位置，旋轉螺紋桿棒，使旋轉桿球對原始坯料適當施壓；
18、3)旋壓準備：啟動電機使其帶動旋轉臺與原始坯料同步旋轉，并從螺紋桿棒的進氣管通入壓縮熱氣，對原始坯料預熱后試旋壓，測量螺紋桿棒下壓增量與坯料試旋減薄量對應關系；
19、4)第一坯料旋壓：逐步加大螺紋桿棒下壓量，螺紋連桿轉動使螺紋桿棒沿徑向作循環移動，旋轉、頻振動桿球攪拌、厚向擠壓原始坯料，使熱半固、半粘性態材料正面產生逐點揉捏效應晶粒破啐、動態再結晶、超塑減薄得到環形第一坯料；
20、5)第二坯料旋壓：移動螺紋桿棒至預設起旋點，翻轉第一坯料后，將第一坯料起旋點外側旋壓減薄至目標坯料厚度，得到面積更大的環形第二坯料；
21、6)目標坯料旋壓：翻轉防轉鑲塊將環形第二坯料外環邊緣壓緊，將第二坯料起旋點內側旋壓減薄，使其內圓直徑逐步減少直至攪拌焊合，得到實心圓形目標坯料。
22、作為本專利技術進一步的方案：所述加壓機構下壓增量控制方式為：逐步減少螺紋桿棒空心多邊柱下方超薄板墊片，該墊片材質為高強硬質合金，其厚度不大于0.05mm。
23、作為本專利技術進一步的方案：所述螺紋桿棒的進氣管通入壓縮熱氣的溫度不高于280℃，該壓縮熱氣在低于400℃環境下不與鋁合金化學反應。
24、作為本專利技術進一步的方案：所述第一坯料旋壓時，螺紋桿棒施壓運動軌跡為：由原始坯料內圓沿徑向離心移動；所述第二坯料旋壓時，螺紋桿棒施壓運動軌跡為：由起旋點本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種超寬等軸細晶薄板制備裝置，其特征在于，包括：
2.根據權利要求1所述的一種超寬等軸細晶薄板制備裝置，其特征在于，所述螺紋桿棒內設有氣道，所述氣道上部為空心多邊柱，下部為空心管，在空心多邊柱頂端固定有進氣管，在空心管內固定有風動轉，所述桿球安裝在風動轉下部，且可以相對風動轉旋轉。
3.根據權利要求2所述的一種超寬等軸細晶薄板制備裝置，其特征在于，所述風動轉在螺紋桿棒的空心管中具有一定的垂向活動空間。
4.根據權利要求3所述的一種超寬等軸細晶薄板制備裝置，其特征在于，在所述風動轉頂面上方還設有兩個環形磁鐵，且兩個環形磁鐵相鄰面的磁極相同。
5.根據權利要求1-4任一所述的一種超寬等軸細晶薄板制備裝置，其特征在于，在所述工作臺上表面設有環形定位柱，所述旋轉臺下表面中心設有圓形三臺階定位柱，其第二臺階的直徑大于第一臺階和第三臺階的直徑，第三臺階與環形定位柱內圓的直徑及深度相匹配。
6.根據權利要求5所述的一種超寬等軸細晶薄板制備裝置，其特征在于，所述旋轉臺防轉鑲塊的坯料定位孔深度小于防轉鑲塊厚度，任意兩個相鄰定位孔與旋轉
7.根據權利要求5所述的一種超寬等軸細晶薄板制備裝置，其特征在于，所述工作臺環形定位柱內圓底部和旋轉臺第三臺階底部分別設有相互匹配半球形面，所述工作臺環形定位柱上表面與旋轉臺第二臺階下表面分別設有下半圓環形槽和上半圓環形槽，下半圓環形槽和上半圓環形槽相互對接形成圓環形槽，環形槽內固定有若干滑珠。
8.根據權利要求7所述的一種超寬等軸細晶薄板制備裝置，其特征在于，所述電機下部連接有若干固定板，上部設有臺階旋轉軸，該臺階旋轉軸通過皮帶繞接于旋轉臺第一臺階上，所述工作臺的上表面與電機固定板設有相互匹配的長圓調節孔，該調節孔的方向與旋轉臺中心軸和電機臺階旋轉軸軸心連線平行。
9.一種超寬等軸細晶薄板制備方法，使用權利要求2～8任一項所述的薄板制備裝置制作超寬薄板等軸細晶鋁合金目標坯料，其特征在于，包括如下步驟：
10.根據權利要求9所述的一種超寬等軸細晶薄板制備裝置使用方法，其特征在于，所述加壓機構下壓增量控制方式為：逐步減少螺紋桿棒空心多邊柱下方超薄板墊片，該墊片材質為高強硬質合金，其厚度不大于0.05mm。
...【技術特征摘要】
1.一種超寬等軸細晶薄板制備裝置，其特征在于，包括：
2.根據權利要求1所述的一種超寬等軸細晶薄板制備裝置，其特征在于，所述螺紋桿棒內設有氣道，所述氣道上部為空心多邊柱，下部為空心管，在空心多邊柱頂端固定有進氣管，在空心管內固定有風動轉，所述桿球安裝在風動轉下部，且可以相對風動轉旋轉。
3.根據權利要求2所述的一種超寬等軸細晶薄板制備裝置，其特征在于，所述風動轉在螺紋桿棒的空心管中具有一定的垂向活動空間。
4.根據權利要求3所述的一種超寬等軸細晶薄板制備裝置，其特征在于，在所述風動轉頂面上方還設有兩個環形磁鐵，且兩個環形磁鐵相鄰面的磁極相同。
5.根據權利要求1-4任一所述的一種超寬等軸細晶薄板制備裝置，其特征在于，在所述工作臺上表面設有環形定位柱，所述旋轉臺下表面中心設有圓形三臺階定位柱，其第二臺階的直徑大于第一臺階和第三臺階的直徑，第三臺階與環形定位柱內圓的直徑及深度相匹配。
6.根據權利要求5所述的一種超寬等軸細晶薄板制備裝置，其特征在于，所述旋轉臺防轉鑲塊的坯料定位孔深度小于防轉鑲塊厚度，任意兩個相鄰定位孔與旋...
【專利技術屬性】
技術研發人員：倪興屹，郭全慶，安紅偉，常蓓，劉姣姣，
申請(專利權)人：中航西安飛機工業集團股份有限公司，
類型：發明
國別省市：
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