本發(fā)明涉及鋁合金板材制備技術領域，特別地，涉及一種鋁合金板蠕變時效成形方法。

背景技術：

大型鋁合金整體壁板廣泛應用于航空航天工業(yè)中，例如空客a380，火箭燃料貯箱的壁板等。為了同時獲得優(yōu)良的形性性能，國內外開發(fā)了形性協(xié)同制造的蠕變時效成形技術。該技術是利用鋁合金在一定溫度內，彈性應力作用下發(fā)生蠕變變形，從而得到目標構件?，F(xiàn)有工藝主要是通過將構件和模具用真空袋包裝，并利用抽真空氣壓加載的方法來實現(xiàn)構件與模具的貼合，然后通過溫度和壓力的調控來實現(xiàn)成形成性。

但對于大型的、弦高較大的壁板，若完全利用抽真空來實現(xiàn)貼模，在這過程中由于弦高太大，壁板下行時容易偏移預設位置，導致成形后達不到理想的曲率；抽真空時如果弦高較大將導使真空袋受力較大，并且透氣氈和真空袋容易被吸入構件和模具之間，輕則影響成形精度，重則由于真空袋破裂導致試驗失??；且對于大型壁板如果采用全面覆蓋真空袋，將耗費大量的實驗材料，抽真空貼模所需時間過長，效率低，進而導致成本大幅增。

若通過機械加載使其貼模，但現(xiàn)有技術中采用機械加載的方式一般是對成形模具的改造，即模具與機械加載裝置為一整體，這種情況下在后續(xù)加熱的過程中，裝置與模具不可分離，因此會使構件在加熱過程中溫度場分布不均勻將加大，嚴重影響成形后構件的成形精度和綜合性能，且機械加載模具笨重，難以操作，制造耗材。

cn104561848a公開了一種蠕變時效成形工藝方法，提出了利用先滾彎預成形，再進行蠕變時效成形，此方法雖解決了弦高過大難以貼模的問題，但由于前期的滾彎預成形后，材料發(fā)生塑性應變，對后期的蠕變時效成形存在較大的未知影響，實驗結果難以預測。

因此，根據現(xiàn)有技術存在的問題，需要一種能使大型、高弦構件與模具順利貼模且不會引起后期蠕變時效效果的成形方法。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明目的在于提供一種鋁合金板蠕變時效成形方法，以解決現(xiàn)有技術真空蠕變時效過程中大型、高弦構件與模具難以貼模的技術問題，且本方法不會對后期蠕變時效形性產生不良影響。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的一種鋁合金板蠕變時效成形方法，包括先將待成形的鋁合金板構件置于模具型面上，并用透氣氈將構件的包括下表面整體以及上表面四周邊部覆蓋；再使用含一個或多個下壓頭的機械加載裝置使構件向下彎曲，用于與構件接觸的下壓頭的下表面為曲面，且下壓頭與構件接觸的位置為構件上表面上未貼合透氣氈處，當機械加載裝置中的各下壓頭的力值之和達到力值設定值m后裝置停止下行，所述力值設定值m＝n×(壁板的整體面積×大氣壓強/重力加速度)，n為0.5～1，保證此時構件在彈性變形范圍內；然后保持機械加載裝置的載荷不變，在所述構件上表面的邊部粘貼有至少一圈密封膠，且位于構件上表面最外圈的密封膠的外沿邊與構件外周邊的距離相應地大于或等于透氣氈在構件上表面覆蓋區(qū)域的內沿邊與構件外周邊的距離，在所述模具上表面未被構件覆蓋的區(qū)域也粘貼有至少一圈密封膠，并在模具上表面和構件上表面的密封膠之間鋪貼真空袋形成封閉空間，然后進行抽真空處理，使構件與模具型面盡可能地趨近貼合或保持貼合；再將機械加載裝置卸下，之后將連接有抽真空裝置的的構件與模具放入熱壓罐內進行真空時效蠕變成形，時效完成后將構件與模具分離。

通過初期使用機械加載裝置使構件在彈性范圍內下行，且機械加載的力值設定與大氣壓接近，使得后期用真空袋抽真空處理時，真空袋不會產生很大波動的拉力；且抽完真空再撤掉機械加載裝置時，構件的受力不會產生大幅度的變化，從而保證了構件能受到均布且平衡的受力環(huán)境。

特別地，所述機械加載裝置的力值設定值m為大于0至100t。

特別地，所述機械加載裝置設置有多個下壓頭，每個所述下壓頭的力值＝所述機械加載裝置的力值/下壓頭個數，每個所述下壓頭的力值不大于20t。

特別地，所述機械加載裝置根據構件形狀以及受力均勻布置所述下壓頭，所述下壓頭下表面的曲率半徑與模具型面的曲率半徑相匹配。

特別地，所述密封膠在構件上的粘貼位置為最外圈的密封膠的外沿位于距所述構件外周邊40mm～300mm處。粘貼位置若距所述構件邊部太近，則真空袋的覆蓋范圍太小，抽真空處理時密封膠邊緣可能會出現(xiàn)孔隙，從而對實驗造成影響；若距所述構件邊部太遠，則真空袋的覆蓋范圍太大，造成材料的浪費。

特別地，所述構件成形前的下表面距離模具上表面的最大垂直距離為0-2m。

特別地，所述構件厚度為2mm～30mm。

本發(fā)明至少具有以下有益效果：

1、本發(fā)明方法先應用機械裝置減少了構件的下表面與模具上表面之間的距離，為鋪貼真空袋帶來極大方便，且真空袋在抽真空時承受的力也相應的減少許多，降低了真空袋破損的風險，提高了實驗成功的機率；同時縮短了抽真空所需的時間，提高了成形效率，且不會引起由于壁板的塑性變形，對后期蠕變時效產生難以估計的影響的問題。

2、本發(fā)明方法不需要將模具和構件全部包裹起來，減少了試驗材料(真空袋和透氣氈)的使用量，節(jié)約了試驗成本。

3、本發(fā)明方法通過機械加壓和真空加壓的雙向配合降低了貼模誤差，提高了構件的成形精度。

除了上面所描述的目的、特征和優(yōu)點之外，本發(fā)明還有其它的目的、特征和優(yōu)點。下面將參照圖，對本發(fā)明作進一步詳細的說明。

附圖說明

圖1是構件最初放置在模具上的相對示意圖；

圖2是本發(fā)明工藝機械加載時的示意圖；

圖3是本發(fā)明工藝構件及模具上表面透氣氈、密封膠及真空袋的粘貼區(qū)域示意圖；

圖4是構件及模具放置進熱壓罐后的示意圖；

圖5是蠕變成形后構件及模具的相對示意圖；

附圖標記：

1、模具；11、模具上表面；2、構件；21、構件上表面；3、機械加載裝置；31、下壓頭；4、透氣氈；5、密封膠；6、真空袋；7、熱壓罐；8、抽真空裝置。

具體實施方式

以下結合實施例對本發(fā)明的實施例進行詳細說明，但是本發(fā)明可以根據權利要求限定和覆蓋的多種不同方式實施。

實施例1

1)將預處理過(固溶、淬火)的大型整體貯箱壁板構件2(2650mm×1300mm×2.6mm)，置于已經過回彈補償計算的模具1上(3200mm×1600mm×850mm，曲率半徑為1430mm)，并用透氣氈將壁板的包括下表面整體以及上表面四周邊部覆蓋，透氣氈4在構件上表面21的覆蓋范圍為其內沿邊距構件外周邊30mm處；

2)使用含兩個下壓頭31的機械加載裝置3使板材向下彎曲，用于與構件接觸的下壓頭的下表面為曲面，且所述下壓頭下表面的曲率半徑都為1500mm，且下壓頭與構件接觸的位置為構件上表面上未貼合透氣氈處，當機械加載裝置中的各下壓頭的力值之和達到力值設定值m后裝置停止下行，所述機械加載裝置的力值設定值m＝1*(壁板的整體面積×大氣壓強/重力加速度)，即m＝1*2.65*1.3*1.013*10⁵/9.8＝35.6t，每個下壓頭的力值設定為17.8t，所述下壓頭均布在壁板的軋制方向的中性軸上；

3)保持機械加載裝置的載荷不變，然后在構件上表面21的邊部粘貼有一圈密封膠5，且靠近構件上表面中心點的所述密封膠的外沿邊與構建外周邊的距離為40mm；在模具上表面11未被構件覆蓋的區(qū)域也粘貼有一圈密封膠，并在兩圈密封膠之間鋪貼真空袋6形成封閉空間，隨后進行抽真空處理，使構件與模具型面盡可能地趨近貼合或保持貼合；

4)抽真空完畢后將機械加載裝置卸下，之后將連接有抽真空裝置8的構件與模具放入熱壓罐7內進行真空時效蠕變成形，時效完成后將構件與模具分離。

采用實施例1的方法共試驗了3次，也貼模成功了3次，平均耗材(透氣氈和真空袋)的使用面積為5m²/次、鋪貼耗時6h/次、人力消耗4個/次、成形后的構件曲面與目標曲面的誤差在3mm左右。

對比例1

將預處理過(固溶、淬火)的大型整體貯箱壁板(2650mm×1300mm×2.6mm)置于已經過回彈補償計算的模具上(3200mm×1600mm×850mm，曲率半徑為1430mm)，并將壁板上下表面全部包裹透氣氈，在模具上表面邊部粘貼一圈密封膠，將真空袋鋪貼在密封膠上并覆蓋整個壁板的上表面，隨后進行抽真空處理，在大氣壓強下構件將下行，抽真空完畢后，之后將連接有抽真空裝置的構件與模具放入熱壓罐7內進行真空時效蠕變成形，時效完成后將構件與模具分離。

采用對比例1的方法共試驗了3次，貼模成功了1次，平均耗材(透氣氈和真空袋)的使用面積為12m²/次、鋪貼耗時13h/次、人力消耗5個/次、成形后的構件曲面與目標曲面的誤差在6mm左右。

對比例1失敗的兩次情況分別為：第一次在抽真空時，預留的透氣氈和真空袋被吸入構件和模具之間的縫隙，致使構件不能完全貼模，成形精度大大降低；第二次抽真空時，由于高弦，使真空袋崩太緊，真空袋與密封膠接觸部位有微小氣孔，在后期蠕變時效的熱力耦合場中，微小氣孔被擴大，導致真空袋漏氣。

由此可知，采用本發(fā)明的方法可以增加大型的、弦高較大的壁板蠕變時效成形的成功次數，且明顯縮短了鋪貼時間，減少了耗材量和人力消耗，提升了貼模精度。

以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對于本領域的技術人員來說，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內。