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申请/专利权人：航天材料及工艺研究所

摘要：本发明涉及一种Φ3350mm2195铝锂合金整体箱底旋压温度场控制方法，针对Φ3350mm2195铝锂合金整体箱底旋压件成形过程的温度控制难点，设计了整体箱底旋压温度场控制工装，采用分体模块化设计及制造、然后进行装配连接的方案，即采用“支撑环+通气环+伸缩杆+火焰喷嘴+进气嘴”的结构设计，使得2195铝锂合金旋压板坯在全旋程均可以获得良好的补偿加热效果，满足了变形区在全旋程中温度要求，消除了变形温度不足引起的旋压缺陷，避免了人工加热带来的的安全隐患，整体箱底旋压件内型面与理论样板单边间隙≤3mm。本发明操作过程简单、高效，适宜于批量处理，具有较强的可操作性和实用性。

主权项：1.Φ3350mm2195铝锂合金整体箱底旋压温度场控制方法，其特征在于包括如下步骤：1制备整体箱底旋压温度场控制工装；所述的工装包含支撑环、通气环、伸缩杆、火焰喷嘴、进气嘴；所述伸缩杆用于将支撑环与旋压设备装配连接；所述火焰喷嘴的数量为10～16个，所述支撑环上设置与火焰喷嘴数量一致并且尺寸匹配的通孔，所述通气环内设置环形空心夹层，通气环上设置与火焰喷嘴数量一致并且尺寸匹配的螺纹孔，每个火焰喷嘴均依次穿过支撑环上的通孔、通气环上的螺纹孔，使得火焰喷嘴与所述支撑环、通气环装配、连接，火焰喷嘴下端端面与通气环内环形空心夹层内径所在位置相接触；所述通气环上还设置与进气嘴数量一致并且尺寸匹配的螺纹孔；所述进气嘴数量至少2个，其一端连接通气环、另一端用于连接火焰喷嘴燃烧所用的混合气体气源；进气嘴与通气环连接端面恰好与通气环内环形空心夹层外径所在位置相接触；2制备2195铝锂合金旋压板坯；3将步骤1制作的工装的伸缩杆分别与旋压设备的左、右顶出油缸连接、固定；进气嘴分别与待混合的气体气瓶瓶嘴接口装配、连接，将上述板坯固定安装在旋压芯模上；4开始旋压成形，成形过程中旋压芯模保持旋转，伸缩杆沿轴向运动，全旋程变形区的温度场控制在280～350℃；5完成旋压成形后，脱模并检测；假设旋压芯模的最大外径为A，则支撑环的内径为A+P并且P取值为140～180mm、外径为A+Q并且Q取值为300～350mm、高度为50～80mm；支撑环圆周上的通孔对称分布，直径均为Φ25～30mm，其轴线均通过支撑环高度方向的中点位置，支撑环选用抗拉强度不低于1000MPa的材料；通气环内径为A+M并且M取值为360～400mm、外径为A+N并且N取值为520～560mm、高度与支撑环高度一致；通气环内部沿圆周方向有一个环形空心夹层并且与通气环上、下端面的距离均为8～10mm，环形空心夹层的内径为A+N+M2-2V、外径为A+N+M2+2V并且V取值为15～20mm；通气环圆周方向上的安装进气嘴的螺纹孔，每个螺纹孔的轴线均位于通气环高度方向的中点位置，相邻两个螺纹孔轴线的夹角为45～60°；通气环选用抗拉强度不低于1000MPa的材料；火焰喷嘴为空心圆柱，空心圆柱的一端带螺纹；所述空心圆柱长度满足以下要求：即与通气环、支撑环装配、连接后裸露在外的端面距离支撑环内径位置45～55mm，火焰喷嘴外径为Φ25～30mm、内径为Φ12～16mm、螺纹长度为10～35mm；部分进气嘴连接燃烧气源丙烷；另一部分进气嘴连接助燃气源氧气，连接燃烧气源和助燃气源的进气嘴数量、直径需分别满足以下要求：外径为Φ25～30mm、内径为Φ12～16mm、单位时间内助燃气源的气体进气量与燃烧气源的气体进气量比值为3.5～4.0，即确保通气环环形空心夹层内混合气体中氧气和丙烷的比例为3.5～4.0；加热工装产生的补偿热源始终处于距离旋压设备旋轮运动方向前方20～30mm处；设置变形温区阈值，针对2195铝锂合金，上述阈值上限取值范围为340～345℃、下限取值范围为285～290℃；当旋压变形过程中变形区的实际温度达到阈值上限时，调整混合气体的气体流量，使混合气体气体流量及比例梯度变化，具体操作如下：分别调整助燃气源和燃烧气源的输出阀门，根据助燃气源和燃烧气源输出端的压力表数值，将单位时间内助燃气源的气体进气量与燃烧气源的气体进气量比值调整为1.5～2.0，比例变化速率为0.5～0.8s；当旋压变形过程中变形区的实际温度达到阈值下限时，则使单位时间内助燃气源的气体进气量与燃烧气源的气体进气量比值回归为3.5～4.0，比例变化速率同样为0.5～0.8s。

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