精密成形工程：不銹鋼外板對2219鋁合金拼焊板脹形性能的影響
2022-01-18【作 者】徐永超;周斌軍;周久紅
【前 言】
2219鋁合金是一種輕質(zhì)高強合金，由于其具有良好的低溫力學性能、斷裂韌性、焊接性能以及抗應力腐蝕性能，在航空航天領域中主要用于制造大型運載火箭燃料貯箱。貯箱的箱底形狀通常為橢球曲面，傳統(tǒng)成形方法先成形出瓜瓣件，再拼焊成整體箱底，瓜瓣件尺寸精度差，強制裝配產(chǎn)生焊接殘余應力，可靠性差。充液拉深成形是制造復雜薄壁件的先進成形技術，成形極限高、尺寸精度好。對于大型復雜件的充液拉伸整體成形，由于板坯超薄壁厚，成形過程中容易起皺，為克服起皺充液室壓力較高，拉深力大，成形設備噸位大，現(xiàn)有設備難以滿足噸位要求。
【摘 要】
目的 現(xiàn)有2219鋁合金板材寬度不能滿足大型復雜曲面件整體流體高壓成形需要,仍需采用焊接方法制備成形坯料,焊縫的存在導致鋁合金拼焊板整體性能不均勻,影響成形性能及壁厚分布。方法提出2219鋁合金拼焊板的雙層板流體高壓成形方法,采用1.8 mm厚鋁合金拼焊板作為內(nèi)層板,1mm厚不銹鋼板作為外層板,進行雙層板脹形實驗研究。對比分析了單層板與雙層板條件下2219鋁合金拼焊板的成形極限、應變及壁厚分布。結果 外層板的存在能夠使板材的極限成形高度和極限應變增加,同時使壁厚分布更加均勻。結論 雙層板之間存在界面摩擦,可以提高內(nèi)層拼焊板的成形極限、改善壁厚分布。
【結 論】
1）1mm不銹鋼外層板輔助成形，可使鋁合金拼焊板的脹形變形能力得到有效提高。鋁合金拼焊板成形高度由26.32mm提高到36.82mm，提高39.9%；等效應變由44.8%提高到60.7%，增加35.49%。
2）2219鋁合金拼焊板退火熱處理后，受攪拌摩擦焊熱機影響區(qū)性能的影響，成形性能不能得到有效改善，性能反而下降。
3）雙層板間有潤滑膜時拼焊板的極限成形高度達到32.90mm，無潤滑膜時極限成形高度為36.82mm，雙層板間摩擦因數(shù)越大，2219鋁合金拼焊板的極限成形高度與極限應變越大。
4）2219鋁合金脹形時，焊縫強度高，平行焊縫方向的壁厚較垂直焊縫方向的壁厚大。增加不銹鋼外層板，內(nèi)層板的壁厚分布均勻，有利于內(nèi)層板整體脹形高度的提高。
5）雙層板脹形變形存在界面之間的靜座擦和動摩擦，外層板對內(nèi)層板的剪切摩擦方向指向脹形試件頂部，利于還料向頂部的流動，降低頂部拉應力，變形更均勻。
以下是正文：
