防锈铝合金钣焊马鞍形构件的热校形方法与流程

本发明涉及铝合金热处理技术领域，特别涉及到一种薄壁钣焊马鞍形构件的热校形方法，它适用于5A06大型薄壁钣焊铝合金类零件的焊后变形校正。

背景技术：

在武器装备、航空航天等领域，随着对战术要求的不断提高，武器产品的结构形式越来越复杂，非圆截面的复杂结构越来越多；而为了适应产品轻量化的需求，铝合金的钣焊结构被越来越广泛地采用。5A06材料具有较高的强度、腐蚀稳定性和良好的焊接性能，已经成为航空航天受力构件、蒙皮及骨架零件的优选材料。然而，钣焊类零件由于结构复杂、焊缝数量多、焊缝长度大，在焊接过程中，将不可避免地产生内应力，从而导致构件的复杂变形。以某5A06钣焊马鞍形结构为例，焊后内径两端收口变形可达约3.5mm，外径中间段扩张变形可达约3mm，四角偏扭变形可达≥1mm，而且，每次焊后尺寸偏差都不相同，零件尺寸的不稳定性极大，这些都使零件与其他部件的后续装配发生困难，直接影响武器产品整体结构的生产。所以，如何采取一种简便的、通用性的方法，有效地校正构件焊接内应力导致的变形，使其控制在理想的范围内，具有非常重要的意义。

技术实现要素：

本发明的一个目的是解决至少上述问题，并提供至少后面将说明的优点。

本发明还有一个目的是提供一种防锈铝合金钣焊马鞍形构件的热校形方法，其采用多点约束、局部可调的整体式工装，通过调控特征点尺寸，在稍高于材料再结晶温度下进行保温，可以实现待校形构件焊后一定范围内各种程度变形的精确校正，使其满足后续装配要求。

为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，提供了一种防锈铝合金钣焊马鞍形构件的热校形方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一、分别测量待校形构件的四角相对其轴线的偏扭变形值、内径尺寸和最大外径尺寸，根据测量结果计算所述待校形构件相对标准品构件的对应偏差；

其中，标准品构件的横切面为对称的马鞍形结构，所述防锈铝合金钣焊马鞍形构件的横切面的内周缘为弧形，所述横切面的外周缘为对称的多边形；

步骤二、将待校形构件扣放在工装的底板上，使得所述待校形构件的轴向方向与多个内支撑环的环面垂直，之后将两个带有随形凹槽的长条压板分别对应压在所述待校形构件左右两侧的中部，之后从所述待校形构件的中部到两端依次安装多个压环，所述多个压环的两端通过多个螺钉对称旋紧固定于所述底板上，且多个压环与多个内支撑环一一对应设置；

其中，工装包括底板；多个内支撑环，其相互间隔开平行固定在所述底板上，所述多个内支撑环为弓形结构，且所述多个内支撑环通过其弦固定在所述底板上，所述多个内支撑环的环面与所述底板垂直，且所述多个内支撑环的弧形面的弧度与标准品构件的横切面的内周缘的弧度相适应；长条形压板，其为一侧壁上带有沿其轴向方向延伸的长条形凹槽的弯折板体；多个压环，其为片状弯折件，且所述多个压环的内侧壁与所述标准品构件的横切面的外周缘的形状相适应；

步骤三、根据所述步骤一的所述对应偏差值，调整多个螺钉的松紧，使得待校形构件的内圆弧面与其接触的所述多个内支撑环的弧形面之间的间隙≦0.20mm，待校形构件的四角与所述底板的间隙≦0.20mm，所述待校形构件与所述底板接触的其他位置的间隙≦0.40mm；用游标卡尺测量所述长条形压板接触的部分所述待校形构件的外径，使得其与所述构件的标准品相同位置的理论值的偏差为±0.5mm；以及

步骤四、将安装好待校形构件的所述工装以1℃/min的升温速度升至275-285℃保温55-65min，之后空冷至室温。

优选的是，所述步骤三中，当待校形构件的内径尺寸相对所述标准品构件的局部对应偏差大于1mm时，在待校形构件的内圆弧面与其接触的所述多个内支撑环的弧形面之间设置弧形压条，且在所述待校形构件的外周上对应设置卡兰，并将所述待校形构件的内圆弧面与其接触的弧形压片的外弧面之间的间隙≦0.20mm。

优选的是，所述步骤四、将安装好待校形构件的所述工装以1℃/min的升温速度升至280℃保温60min，之后空冷至室温。

优选的是，所述工装还包括：

多个贯通孔，其设置在所述底板上，且设置在所述多个内支撑环的两侧。

优选的是，所述工装还包括：

多个吊环，其分别设置在多个压环的外侧壁的中部以及靠近所述底板的两个长条边沿处，且设置在靠近所述底板的两个长条边沿处的部分吊环两两对应设置。

优选的是，所述工装上设置5个内支撑环，对应设置5个压环，且在内支撑环的环面上径向分布多个内支撑肋。

优选的是，所述长条形压板的长度大于所述待校形构件的长度的1/2。

本发明至少包括以下有益效果：

本发明方法通过预先测量待校形构件的明确变形位置和程度，之后采用专用工装进行多点的局部调控，通过控制内撑环尺寸精度保证零件校形后的内径尺寸精度；通过调整压环对待校形构件的压紧力，来控制待校形构件内圆弧面与内撑环的间隙，并控制待校形构件两端内径扩口；然后在稍高于再结晶温度的280℃保温，进行热校形，保证待校形构件内圆弧尺寸精度，待校形构件两端内径尺寸精度；

工装采用整体式结构，刚度好、精度高、便于装卸，内撑环固定于底板上，压环与底板通过螺钉连接；底板平面度≦0.3mm，底板上设置多个贯通孔用于导热和减重；

通过旋紧外压环与底板间的螺钉，使待校形构件的底部与底板贴合，通过控制构件底面与工装底板间隙，达到校正待校形构件四角偏扭的目的；

使用2个带有随形凹槽的长条压板压紧外径变形(扩大)处，压板长度大于待校形构件长度的一半，通过调节凹槽对外径的压紧力，来控制外径的尺寸；

最后，采取5A06材料能发生完全回复与部分再结晶的温度进行热校形，能在待校形构件强度不发生明显下降的基础上，释放大部分内应力，并达到校形的目的；

综上所述，本发明原理明确，工装结构简单，装卸方便，测量简易，能有效将5A06马鞍形钣焊结构的焊后内径两端收口变形由约3.5mm校正至≦1mm范围内，外径中间扩张变形由约3mm校正至≦0.9mm范围内，四角不平由≥1mm校正至≦0.5mm范围内。

本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。

附图说明

图1为本发明所述的标准品构件的立体结构示意图；

图2为本发明所述的工装的俯视结构示意图；

图3为附图2中本发明所述的工装的C-C的截面的结构示意图；

图4为附图2中本发明所述的工装的L-L的截面的结构示意图；

图5为本发明所述的待较形构件装配在所述工装上的立体结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不配出一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。

如图1、图2和图5所示，本发明提供一种防锈铝合金钣焊马鞍形构件的热校形方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一、分别测量待校形构件的四角相对其轴线的偏扭变形值、内径尺寸和最大外径尺寸，根据测量结果计算所述待校形构件相对标准品构件的对应偏差；

其中，标准品构件100的横切面为对称的马鞍形结构，所述防锈铝合金钣焊马鞍形构件的横切面的内周缘101为弧形，所述横切面的外周缘102为对称的多边形；

步骤二、将待校形构件扣放在工装的底板上，使得所述待校形构件的轴向方向与多个内支撑环的环面垂直，之后将两个带有随形凹槽的长条压板分别对应压在所述待校形构件左右两侧的中部，之后从所述待校形构件的中部到两端依次安装多个压环，所述多个压环的两端通过多个螺钉对称旋紧固定于所述底板上，且多个压环与多个内支撑环一一对应设置；

其中，工装包括底板201；多个内支撑环202，其相互间隔开平行固定在所述底板上，所述多个内支撑环为弓形结构，且所述多个内支撑环通过其弦固定在所述底板上，所述多个内支撑环的环面与所述底板垂直，且所述多个内支撑环的弧形面的弧度与标准品构件的横切面的内周缘的弧度相适应；长条形压板203，其为一侧壁上带有沿其轴向方向延伸的长条形凹槽的弯折板体；多个压环204，其为片状弯折件，且所述多个压环的内侧壁与所述标准品构件的横切面的外周缘的形状相适应；

步骤三、根据所述步骤一的所述对应偏差值，调整多个螺钉205的松紧，使得待校形构件的内圆弧面与其接触的所述多个内支撑环的弧形面之间的间隙≦0.20mm，待校形构件的四角与所述底板的间隙≦0.20mm，所述待校形构件与所述底板接触的其他位置的间隙≦0.40mm；用游标卡尺测量所述长条形压板接触的部分所述待校形构件的外径，使得其与所述构件的标准品相同位置的理论值的偏差为±0.5mm；以及

步骤四、将安装好待校形构件的所述工装以1℃/min的升温速度升至275-285℃保温55-65min，之后空冷至室温。

在上述方案中，本发明通过预先测量待校形构件的明确变形位置和程度，之后采用专用工装进行多点的局部调控，通过控制内撑环尺寸精度保证零件校形后的内径尺寸精度；通过调整压环对待校形构件的压紧力，来控制待校形构件内圆弧面与内撑环的间隙，并控制待校形构件两端内径扩口；然后在稍高于再结晶温度的280℃保温，进行热校形，保证待校形构件内圆弧尺寸精度，待校形构件两端内径尺寸精度；

工装采用整体式结构，刚度好、精度高、便于装卸，内撑环固定于底板上，压环与底板通过螺钉连接，底板平面度≦0.3mm；

通过旋紧外压环与底板间的螺钉，使待校形构件的底部与底板贴合，通过控制构件底面与工装底板间隙，达到校正待校形构件四角偏扭的目的；

使用2个带有随形凹槽的长条压板压紧外径变形(扩大)处，压板长度大于待校形构件长度的一半，通过调节凹槽对外径的压紧力，来控制外径的尺寸；

最后，采取5A06材料能发生完全回复与部分再结晶的温度进行热校形，能在待校形构件强度不发生明显下降的基础上，释放大部分内应力，并达到校形的目的；

综上所述，本发明原理明确，工装结构简单，装卸方便，测量简易，能有效将5A06马鞍形钣焊结构的焊后内径两端收口变形由约3.5mm校正至≦1mm范围内，外径中间扩张变形由约3mm校正至≦0.9mm范围内，四角不平由≥1mm校正至≦0.5mm范围内。

如图3所示，在一个优选方案中，所述步骤三中，当待校形构件的内径尺寸相对所述标准品构件的局部对应偏差大于1mm时，在待校形构件的内圆弧面与其接触的所述多个内支撑环的弧形面之间设置弧形压条206，且在所述待校形构件的外周上对应设置卡兰，并将所述待校形构件的内圆弧面与其接触的弧形压片的外弧面之间的间隙≦0.20mm。

在上述方案中，若内支撑环的环面与待校形构件的内圆弧面的距离较大，则需要保证待较形构件的轻度不发生明显下降的可较形尺寸范围内进行热校形处理，因此，需要在待校形构件的内圆弧面与其接触的所述多个内支撑环的弧形面之间设置弧形压条，以保证待校形构件在热较形过程中不会发生强度明显下降的情况。

在一个优选方案中，所述步骤四、将安装好待校形构件的所述工装以1℃/min的升温速度升至280℃保温60min，之后空冷至室温。

如图2所示，在一个优选方案中，所述工装还包括：多个贯通孔207，其设置在所述底板上，且设置在所述多个内支撑环的两侧。在本方案中，底板上设置多个贯通孔且贯通孔的孔径较大，孔径略小于两个相邻内支撑环之间的垂直距离，能够达到很好的导热和减重作用。

如图4和图5所示，在一个优选方案中，所述工装还包括：多个吊环208，其分别设置在多个压环的外侧壁的中部以及靠近所述底板的两个长条边沿处，且设置在靠近所述底板的两个长条边沿处的部分吊环两两对应设置。

多个吊环用于将安装有待校形构件的工装吊装后移入炉中进行加热，结构简单，方便装卸。

如图3和图5所示，在一个优选方案中，所述工装上设置5个内支撑环，对应设置5个压环，且在内支撑环的环面上径向分布多个内支撑肋209。工装上设置多个支撑环，有利于对待待校形构件整体尺寸的较形，内支撑环上设置多个内支撑肋，不仅提高内支撑环的支撑强度，还比整体片状的内支撑环具有更好的导热和减重作用。

如图5所示，在一个优选方案中，所述长条形压板的长度大于所述待校形构件的长度的1/2。

在上述方案中，使用两个带有随形凹槽的长条压板压紧外径变形(扩大)处，压板长度大于待校形构件长度的一半，通过调节凹槽对外径的压紧力，来控制外径的尺寸，使待校形构件的外径沿其轴向方向实现均匀有效校正。

尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。