(19)中华 人民共和国 国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202111559407.4 (22)申请日 2021.12.20 (71)申请人 武汉理工大 学 地址 430070 湖北省武汉市洪山区珞狮路 122号 (72)发明人 韩星会　华林　胡轩　郑方焱　 庄武豪　 (74)专利代理 机构 湖北武汉 永嘉专利代理有限 公司 42102 代理人 朱宏伟 (51)Int.Cl. B21D 22/02(2006.01) C21D 1/26(2006.01) C21D 9/00(2006.01) G06F 30/23(2020.01)G06F 30/17(2020.01) G06F 111/10(2020.01) G06F 119/14(2020.01) G06F 119/08(2020.01) (54)发明名称 基于空间包络形变-热处理协同调控的薄壁 构件制造方法 (57)摘要 本发明涉及一种基于空间包络形变 ‑热处理 协同调控的薄壁构件制造方法， 包括以下步骤： S1、 坯料设计； S2、 高温短时间保温软化退火； S3、 多自由度包络成形； S4、 模具参数设计； S5、 多自 由度包络变形量控制： 薄壁构 件多自由度包络变 形量控制在2 0％以下或者40％以上； S6多自由度 包络成形薄壁构件热处理： 将多自由度包络成形 薄壁构件进行固溶时效热处理， 固溶处理温度为 465℃‑495℃， 保温时间≥20min， 时效处理温度 为115℃‑125℃。 本发明通过多自 由度包络 形变‑ 热处理相变协同作用实现高强铝合金薄壁构件 室温近净成形， 并有效调控薄壁构件微观组织， 实现晶粒等轴细化； 利用多种强化机制的共同作 用， 同时大幅提高薄壁构件的强韧性。 权利要求书1页 说明书3页 附图3页 CN 114226529 A 2022.03.25 CN 114226529 A 1.一种基于空间包络形变 ‑热处理协同调控的薄壁构件制造方法， 其特征在于， 包括以 下步骤： S1、 坯料设计为上表面呈波浪形的圆柱料， 上表面波谷位于圆柱料圆心和边缘处， 波峰 位于1/2半径处； S2、 将坯料 快速加热至46 0℃‑480℃， 保温2mi n左右， 直接炉冷至25 0℃左右； S3、 多自由度包络成形： 将软化退火坯料置于凹模型腔内， 凹模带动坯料沿轴向作进给 运动， 六个并联连杆驱动锥形上模作多自由度 空间运动， 坯料在锥形上模多自由度连续局 部多道次辗压作用下产生轴向压缩和径向伸长变形， 直至薄壁构件近净成形； 六个并联连 杆任意一点Ni(i＝1,2……)的运动控制方程如方程(1)所示： T( α, β,γ,x,y,z)＝R( α, β,γ)Ni+P(x,y,z)   (1) 式中， T( α, β,γ,x,y,z)为 复合运动变换矩阵， R( α, β,γ)为锥形上模动平台绕XYZ坐标 系顺序旋转矩阵， α、 β 、 γ分别为动坐标系绕X轴、 Y轴、 Z轴旋转角度； P(x,y,z)为锥形上模动 平台沿XYZ坐标系平 移矩阵， x、 y、 z分别为动坐标系沿X轴 、 Y轴、 Z轴平移量； S4、 锥形上模锥角≥2 °， 凹模每转进给量为x/n， 其中x为多自由度包络成形总变形量， n ≥15， n值根据构件壁厚来确定， 构件壁厚越大， n 值越大； S5、 薄壁构件多自由度包络变形量控制在20％以下或者 40％以上； S6、 将多自由度包络成形薄壁构件进行固溶时效热处理， 固溶处理温度为465℃ ‑495 ℃， 保温时间≥20mi n， 时效处 理温度为1 15℃‑125℃。 2.根据权利要求1所述的基于空间包络形变 ‑热处理协同调控的薄壁构件制造方法， 其 特征在于， 在所述步骤S2前， 软化退火坯料浸入60℃猪油+MoS2混合物润滑处理， 晾凉后直 接进行多自由度包络成形。 3.根据权利要求1所述的基于空间包络形变 ‑热处理协同调控的薄壁构件制造方法， 其 特征在于， 在所述步骤S6中的固溶时效热处理前， 多自由度包络成形薄壁构件通过常温酒 精+纯碱溶 液快速清洗烘干， 去掉薄壁构件表面油污 。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 114226529 A 2基于空间包络形变 ‑热处理协同调控的薄壁构件制造方 法 技术领域 [0001]本发明涉及成形制造技术领域， 更具体地说， 涉及一种基于空间包络形变 ‑热处理 协同调控的薄壁构件制造方法。 背景技术 [0002]高强铝合金薄壁构件具有比强度高和承载能力强等特点， 为航空航天高端装备不 可或缺的关键承载构件， 其性能质量直接影响到整体装备 的服役性能和使用寿命。 为满足 航空航天发展要求， 提高航空航天飞行器的有效承载能力与航行里程， 迫切需要实现薄壁 构件的强韧化制造。 目前， 薄壁构件主要通过冲压技术加工制造， 然而冲压过程金属塑性变 形十分有限， 成形构件内部晶粒组织很难得到充分细化， 因而直接影响了薄壁构件的强韧 性。 若采用整体锻造成形， 构件中易产生变形死区， 导致变形抗力大， 模 具损害严重， 同时厚 度较小的薄壁构件不能成形。 因此， 亟需新的加工技 术实现薄壁构件的高强韧化制造 。 发明内容 [0003]本发明要解决的技术问题在于， 提供一种基于空间包络形变 ‑热处理协同调控的 薄壁构件制造方法， 能够控制加工制造薄壁构件组织均匀细化， 同时大幅提升强韧性。 [0004]本发明解决其技术问题所采用的技术方案是： 构造一种基于空间包络形变 ‑热处 理协同调控的薄壁构件制造方法， 包括以下步骤： [0005]S1、 坯料设计： 坯料材料为7075高强铝合金， 为保证薄壁构件包络成形均匀性， 坯 料设计为上表面呈波浪形的圆柱料， 上表面波谷位于圆柱料圆心和边缘处， 波峰位于1/2半 径处； [0006]S2、 高温短时间加热软化退火： 将坯料快速加热至460℃ ‑480℃， 保温2min左右， 直 接炉冷至250℃左右， 出炉风冷实现软化退火。 为保证7075高强铝合金室温塑性， 坯料软化 退火后室温延伸率达 到20％， 屈服强度达 到100MPa以下； [0007]S3、 多自由度 包络成形： 将软化退火坯料置于凹模型腔内， 凹模带动坯料沿轴向作 进给运动， 六个并联连杆驱动锥形上模作多自由度 空间运动， 坯料在锥形上模多自由度连 续局部多道次辗压作用下产生轴向压缩和径向伸长变形， 直至薄壁构件近净成形。 六个并 联连杆任意一点Ni(i＝1,2……)的运动控制方程如方程(1)所示： [0008]T( α, β,γ,x,y,z)＝R( α, β,γ)Ni+P(x,y,z)   (1) [0009]式中， T( α, β,γ,x,y,z)为复合运动变换矩阵， R( α, β,γ)为锥形上模动平台绕XYZ 坐标系顺序旋转矩阵， α、 β 、 γ分别为动坐标系绕X轴、 Y轴、 Z轴旋转角度； P(x,y,z)为锥形上 模动平台沿XYZ坐标系平 移矩阵， x、 y、 z分别为动坐标系沿X轴 、 Y轴、 Z轴平移量； [0010]S4、 模具参数设计： 为增大薄壁构件包络成形金属切 向流动， 促进其组织均匀细 化， 锥形上模锥角≥2 °， 凹模每转进给量为x/n， 其中x为多自由度包络成形总变形量， n≥ 15， n值根据构件壁厚来确定， 构件壁厚越大， n 值越大； [0011]S5、 多自由度包络变形量控制： 为避免薄壁构件热处理晶粒异常长大和力学性能说　明　书 1/3 页 3 CN 114226529 A 3