一种铝合金弹体用内埋式进气道超塑成形方法与流程

本发明属于精密钣金加工技术领域，尤其涉及一种铝合金弹体用内埋式进气道超塑成形方法。

背景技术：

铝合金因具有优异的使用性能，在航空航天、轨道交通、武器装备等领域应用十分广泛。

在航空航天领域，铝合金弹体用内埋式进气道类零部件产品的整体化、轻量化程度越来越高，制造精度要求也越来越高。在管材成形领域，铝合金弹体用内埋式进气道常用制造方法主要有冷成形和铸造成形两种。由于铝合金延伸率不高、回弹较大，冷成形制备的铝合金弹体用内埋式进气道容易开裂，产生较大回弹，尺寸精度和型面精度难以保证。铸造成形壁厚较厚，内型面难以进行加工，表面质量不高，减重效果较差。

技术实现要素：

本发明解决的技术问题：本发明实施例提供了一种铝合金弹体用内埋式进气道超塑成形方法，采用超塑成形方法成形铝合金弹体用内埋式进气道，与冷成形相比，可以起到明显减重效果。

为了解决上述技术问题，本发明公开了一种铝合金弹体用内埋式进气道超塑成形方法，包括：依据待成形铝合金弹体用内埋式进气道的尺寸，确定所需的铝合金原料管材；依据所述待成形铝合金弹体用内埋式进气道的尺寸，制作所需的超塑成形模具；其中，所述超塑成形模具在对应所述待成形铝合金弹体用内埋式进气道的左气道的位置处设置有进给左顶杆的左入口，在对应所述待成形铝合金弹体用内埋式进气道的右气道的位置处设置有进给右顶杆的右入口；依据所述待成形铝合金弹体用内埋式进气道的左气道和右气道的形状，对所述铝合金原料管材进行预弯处理；将预弯处理后的所述铝合金原料管材置于所述超塑成形模具；对所述超塑成形模具进行加热；在达到超塑成形温度后，将预弯处理后的所述铝合金原料管材置于所述超塑成形模具，将所述左顶杆和右顶杆分别进给至所述左入口和所述右入口；其中，所述左顶杆和所述右顶杆与所述铝合金原料管材形成密闭腔，所述右顶杆上设置有通气孔，以连通所述密闭腔和外界的气源；按照设定的随时间变化的压力向所述铝合金原料管材充入氩气，同时控制所述左顶杆和所述右顶杆向所述密闭腔的方向运动，以超塑成形铝合金弹体用内埋式进气道；去除所述铝合金弹体用内埋式进气道的余量，并对所述铝合金弹体用内埋式进气道进行表面清洗。

优选地，在所述制作所需的超塑成形模具的步骤之后，还包括：依据所述待成形铝合金弹体用内埋式进气道的尺寸，对所述超塑成形模具的型腔进行放大加工处理；其中，所述型腔的尺寸放大系数为3‰～7‰。

优选地，在将预弯处理后的所述铝合金原料管材置于所述超塑成形模具后，所述铝合金原料管材与所述模具型腔之间存有0.1～5mm的间隙。

优选地，所述对所述铝合金原料管材进行预弯处理的步骤，包括：采用数控弯管对所述铝合金原料管材进行预弯处理。

优选地，所述超塑成形铝合金弹体用内埋式进气道的步骤，包括：以420～520℃的温度超塑成形所述铝合金弹体用内埋式进气道。

优选地，所述左顶杆和所述右顶杆向所述密闭腔运动的运动速度为0.1～5mm/s。

优选地，所述外界的气源为氩气，所述氩气的压力为0.1～3mpa。

优选地，所述铝合金原料管材为5083型号的变形铝合金管材、5a06型号的变形铝合金管材中的任一种。

优选地，所述超塑成形模具采用45号钢、304不锈钢中的任一种材料制成。

本发明具有以下优点：

本发明实施例提供的铝合金弹体用内埋式进气道超塑成形方法，采用超塑成形方法成形铝合金弹体用内埋式进气道，与冷成形相比，可有效避免回弹、开裂等缺陷的产生；与铸造相比，可有效控制壁厚分布，起到明显减重效果；采用超塑成形方法制备的铝合金弹体用内埋式进气道在零件尺寸精度、型面精度、表面质量、加工效率以及制造成本等方面有显著优势。

附图说明

图1示出了本发明实施例提供的一种铝合金弹体用内埋式进气道超塑成形方法的步骤流程图；

图2示出了本发明实施例提供的一种铝合金弹体用内埋式进气道的示意图；

图3示出了本发明实施例提供的一种铝合金原料管材的示意图；

图4示出了本发明实施例提供的一种铝合金原料管材预弯后的示意图；

图5示出了本发明实施例提供的一种超塑成形模具的示意图；

图6示出了本发明实施例提供的一种铝合金弹体用内埋式进气道超塑成形后的示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明公开的实施方式作进一步详细描述。

参照图1，示出了本发明实施例提供的一种铝合金弹体用内埋式进气道超塑成形方法的步骤流程图，该铝合金弹体用内埋式进气道超塑成形方法具体可以包括如下步骤：

步骤101：依据待成形铝合金弹体用内埋式进气道的尺寸，确定所需的铝合金原料管材。

本发明实施例可以应用于成形尺寸精度、型面精度以及表面质量要求较高的铝合金弹体用内埋式进气道。

本发明所要成形的铝合金弹体用内埋式进气道，包括：缓冲气体的密闭腔、左气道、右气道，缓冲气体的密闭腔的两端有开口，缓冲气体的密闭腔的一端开口与左气道的一端相连，缓冲气体的密闭腔的另一端开口与右气道的一端相连，左气道的另一端可以连接外部，右气道的另一端也可以连接外部；气体能够从左气道进入至缓冲气体的密闭腔缓冲后，从右气道排出；气体也能够从右气道进入至缓冲气体的密闭腔缓冲后，从右左气道排出；气体也能够从左气道、右气道同时进入至缓冲气体的密闭腔缓冲后，从左气道和右左气道同时排出。左气道、右气道的形状为弯曲的管状(中空)，为金属材质；缓冲气体的密闭腔为中空腔体，截面为圆形或类圆形的非规则形状，由超塑成形模具型腔决定，也为金属材质；缓冲气体的密闭腔的截面积大于左气道和右气道的截面积(条件为截面平行时)。

例如，参照图2，示出了本发明实施例提供的一种铝合金弹体用内埋式进气道的示意图，如图2所示，铝合金弹体用内埋式进气道包括：左气道7、密闭腔8和右气道9，零件材料为5083铝合金，圆端截面直径为55mm，壁厚2mm，长度为600mm，要求零件壁厚不小于2mm。

在获取待成形的铝合金弹体用内埋式进气道之后，可以根据待成形铝合金弹体用内埋式进气道的尺寸选择成形所需的铝合金原料管材。例如，参照图3，示出了本发明实施例提供的一种铝合金原料管材的示意图，铝合金弹体用内埋式进气道最小直径部位在圆端，截面直径为55mm，零件壁厚不小于2mm，所选取的原料管材直径应小于铝合金弹体用内埋式进气道最小直径，壁厚大于铝合金弹体用内埋式进气道要求的最小壁厚。因此，选取直径为50mm，壁厚为2.5mm的铝合金管材，长度为700mm(如图2所示)。

在本发明的一种优选实施例中，铝合金原料管材为5083型号的变形铝合金管材、5a06型号的变形铝合金管材中的任一种，具体地，可以根据实际情况选择铝合金原料管材的材质，本发明实施例对此不加以限制。

在依据待成形铝合金弹体用内埋式进气道的尺寸，确定所需的铝合金原料管材的步骤之后，执行步骤102。

步骤102：依据所述待成形铝合金弹体用内埋式进气道的尺寸，制作所需的超塑成形模具。

在本发明实施例中，超塑成形模具在对应待成形铝合金弹体用内埋式进气道的左气道的位置处设置有进给左顶杆的左入口，在对应待成形铝合金弹体用内埋式进气道的右气道的位置处设置有进给右顶杆的右入口。

在获取待成形铝合金弹体用内埋式进气道，还可以根据待成形铝合金弹体用内埋式进气道的尺寸，制作所需的超塑成形模具。具体地，以下述优选实施例进行详细描述。

在本发明的一种优选实施例中，在上述步骤102之后，还可以包括：

步骤s：依据所述待成形铝合金弹体用内埋式进气道的尺寸，对所述超塑成形模具的型腔进行放大加工处理；其中，所述型腔的尺寸放大系数为3‰～7‰。

在本发明实施例中，在制作成所需的超塑成形模具之后，可以对超塑成形模具的型腔按照待成形铝合金弹体用内埋式进气道的尺寸进行放大加工处理，型腔的尺寸放大系数为3‰～7‰。本发明实施例中，型腔的尺寸放大量为放大系数选取5‰。

在本发明实施例的一种优选实施例中，超塑成形模具采用45号钢、304不锈钢中的任一种材料制成，具体地，可以根据实际情况选择铝合金原料管材的材质，本发明实施例对此不加以限制。

在依据待成形铝合金弹体用内埋式进气道的尺寸，制作所需的超塑成形模具之后，执行步骤103。

步骤103：依据所述待成形铝合金弹体用内埋式进气道的左气道和右气道的形状，对所述铝合金原料管材进行预弯处理。

待成形铝合金弹体用内埋式进气道包括左气道和右气道，在本发明中，还可以依据待成形铝合金弹体用内埋式进气道的左气道和右气道的形状，采用数控弯管对铝合金原料管材进行预弯处理，并执行步骤104。

步骤104：将预弯处理后的所述铝合金原料管材置于所述超塑成形模具。

参照图4，示出了本发明实施例提供的一种铝合金原料管材预弯后的示意图，如图4所示，预弯处理后的铝合金原料管材可放入超塑成形模具内，铝合金管材与模具型腔间隙为0.1～4mm。

在将铝合金原料管材预弯处理后，可以将预弯处理后的铝合金原料管材放入放大处理后的超塑成形模具的型腔内，进而执行步骤105。

步骤105：对所述超塑成形模具进行加热。

步骤106：在达到超塑成形温度后，将预弯处理后的所述铝合金原料管材置于所述超塑成形模具，将所述左顶杆和所述右顶杆分别进给至所述左入口和所述右入口；其中，所述左顶杆和所述右顶杆与所述铝合金原料管材形成密闭腔，所述右顶杆上设置有通气孔，以连通所述密闭腔和外界的气源。

步骤107：按照设定的随时间变化的压力向所述铝合金原料管材充入氩气，同时控制所述左顶杆和所述右顶杆向所述密闭腔的方向运动，以超塑成形铝合金弹体用内埋式进气道。

对超塑成形模具进行加热，参照图5，示出了本发明实施例提供的一种超塑成形模具的示意图，如图5所示，超塑成形温度选取470℃。到达超塑成形温度后，将预弯处理后的铝合金原料管材3放入超塑成形模具上模2和下模5内，左顶杆1和右顶杆4进给，左顶杆1和右顶杆4与铝合金原料管材3形成密闭腔，通过右顶杆4上的通气孔连通密闭腔与外界的气源，按照设定的时间压力加载曲线向铝合金管材通氩气加压成形，氩气压力为0.8mpa，同时左右顶杆相向运动，进给速度为1mm/s，进行补料，最终，成形出铝合金弹体用内埋式进气道，如图6所示。

步骤108：去除所述铝合金弹体用内埋式进气道的余量，并对所述铝合金弹体用内埋式进气道进行表面清洗。

采用此方法制备的铝合金弹体用内埋式进气道尺寸精度为±0.1mm，型面精度±0.3mm，表面粗糙度ra3.2，壁厚可控制在mm。比现有技术成本节约20％，效率提高15％，减重10％。

本发明还有一种优选方案，在将预弯处理后的铝合金原料管材放入制作的超塑成形模具型腔后，铝合金原料管材与超塑成形模具型腔间隙为0.1～2.5mm，成形后壁厚可控制在提高了铝合金弹体用内埋式进气道有效进气量，可保证航天飞行器的正常工作。本发明实施例的一种优选实施例中，超塑成形温度为420～460℃，可使铝合金弹体用内埋式进气道成形成本比现有技术降低25％。

本发明实施例的另一种优选实施例中，在左右顶杆进给速度为2～5mm/s，外界的气源为氩气，氩气压力为1～3mpa，可使铝合金弹体用内埋式进气道成形效率比现有技术提高20％。

以上所述，仅为本发明最佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

本发明说明书中未作详细描述的内容属于本领域技术人员的公知技术。