一種快速蠕變時效成形的方法技術

本發(fā)明專利技術提供了一種快速蠕變時效成形的方法，包括以下步驟：第一步、熱壓罐中的構件和模具在荷載作用下緊密貼合；第二步、將熱壓罐內部溫度升高至蠕變時效溫度T以上10℃?50℃，保溫t1小時；第三步、將熱壓罐內部溫度降低至蠕變時效溫度T，保溫t2小時，其中t2為t1的3?4倍；第四步、降溫至室溫，卸載即得蠕變時效成形后的產(chǎn)品；所述第一步、第二步和第三步中的荷載均相同。應用本發(fā)明專利技術的技術方案，效果是：本發(fā)明專利技術通過升溫至高于蠕變時效溫度的溫度后進行短時間保溫和降溫至蠕變時效溫度后進行長時間保溫的結合，既能大幅加快成形速率，也能獲得比現(xiàn)有工藝性能更好的蠕變產(chǎn)品。

Rapid creep aging forming method

The present invention provides a method for forming fast creep aging, which comprises the following steps: the first step, autoclave components and mold under load tightly; the second step, the internal temperature of the autoclave is increased to creep aging temperature above 10 DEG C T 50 C, T1 insulation; the third step, will the internal temperature of the autoclave to reduce the creep aging temperature of T, heat T2 hours, which T2 T1 3 4 times; the fourth step, cooling to room temperature, the unloading creep age forming of products; the first step, second step and third step load are the same. The application of technical scheme, the invention has the advantages that: the invention by heating to higher than the creep aging temperature for a short time after insulation and cooling to the creep aging temperature after combined thermal insulation for a long time, not only can greatly accelerate the forming rate, also can obtain the creep products are better than existing process.

【技術實現(xiàn)步驟摘要】
一種快速蠕變時效成形的方法
本專利技術涉及蠕變時效成形
，具體涉及一種快速蠕變時效成形的方法。
技術介紹
蠕變時效成形(CAF)是以應力松弛原理為基礎，成形構件利用專用模具蠕變成形的同時進行時效熱處理，其成形樣品加載時所受的應力通常在彈性范圍內，這種成形工藝適合成形曲率小、塑性應變小的大型復雜雙曲率壁板，如飛機機翼壁板。該方法是基于金屬材料蠕變/應力松弛特性，進行人工時效處理，同時獲得工件復雜構件的形狀和優(yōu)良的綜合性能。CAF是集成形與成性于一體的工藝，成形效率高，零件材料性能好，相比于傳統(tǒng)冷加工成形，有很多優(yōu)點，但同時也存在不足，由于應力松弛后存在殘余應力，蠕變時效成形后零件必然存在回彈，使成形后零件與其設計形狀之間產(chǎn)生偏差，并將影響后續(xù)的裝配。為了能夠更好得獲得零件外形與模具型面之間的關系，國外學者通常將數(shù)值模擬技術引入到蠕變時效成形技術的研究中，利用向前回彈法、偏差調節(jié)法和響應面法等算法，對模具型面進行補償計算，預測模具型面，并成功用于工程實踐中。現(xiàn)有的蠕變時效成形的方法具體是：(1)加載階段：在室溫下，向構件上表面逐步施加適當?shù)妮d荷，使構件發(fā)生變形，直至構件下表面與成形模具上表面緊密貼合，一般情況下，該變形量保持在材料彈性范圍內；(2)蠕變時效階段：將構件與成形工裝放入熱壓罐中，將溫度升至時效溫度，施加高溫載荷并保持構件成形一定的時間。構件在此過程中發(fā)生蠕變、時效與應力松弛過程，三種機制交互作用，使得材料組織和性能發(fā)生較大變化，完成成形成性過程；(3)卸載階段：結束保溫并去除施加在構件上的載荷，構件空冷至室溫并自由回彈。由于蠕變時效與應力松弛的作用，構件中一部分彈性變形轉變?yōu)橛谰盟苄宰冃危沟眯遁d后構件保持一定形變。蠕變時效成形的示意圖詳見圖1。蠕變過程可分為三個階段，蠕變第一階段，蠕變第二階段及蠕變第三階段，如圖2所示，蠕變第一階段蠕變速率較快，但隨著時間逐漸降低，而傳統(tǒng)蠕變時效成形工藝主要利用蠕變第二階段的蠕變量進行成形，因此，效率不高。從性能角度而言，蠕變時效過程中，溫度越高，性能提升越快，但峰值越低，如圖3所示，因此，不能簡單地提升成形溫度以加快成形效率。綜上所述，急需一種工藝精簡、工藝參數(shù)容易控制以及能夠獲取質量高的蠕變時效成形產(chǎn)品以解決現(xiàn)有技術中存在的問題。
技術實現(xiàn)思路
本專利技術目的在于提供一種能大幅加快成形速率且同時獲得比現(xiàn)有工藝性能更好的蠕變產(chǎn)品的快速蠕變時效成形的方法，具體技術方案如下：一種快速蠕變時效成形的方法，包括以下步驟：第一步、熱壓罐中的構件和模具在荷載作用下緊密貼合；第二步、將熱壓罐內部溫度升高至蠕變時效溫度T以上10℃-50℃，保溫t1小時；第三步、將熱壓罐內部溫度降低至蠕變時效溫度T，保溫t2小時，其中t2為t1的3-4倍；第四步、降溫至室溫，卸載即得蠕變時效成形后的產(chǎn)品；所述第一步、第二步和第三步中的荷載均相同。以上技術方案中優(yōu)選的，所述第一步具體是：向構件施加機械力，使得構件和模具緊密貼合，再將構件和模具在荷載作用下移至熱壓罐中；或者是，先將構件和模具貼真空袋后抽真空，再將構件和模具一同送入熱壓罐中，最后加壓使得構件緊貼模具。以上技術方案中優(yōu)選的，所述第二步中將熱壓罐內部溫度升高至蠕變時效溫度T以上30℃-40℃，保溫0.6-1.5小時；所述第三步中保溫3-5小時。以上技術方案中優(yōu)選的，所述第二步中升溫速率為3℃/分鐘-5℃/分鐘；所述第三步中的降溫速率為3℃/分鐘-5℃/分鐘。以上技術方案中優(yōu)選的，所述第二步中升溫至蠕變時效溫度T以上35℃。以上技術方案中優(yōu)選的，所述構件的材質為金屬。以上技術方案中優(yōu)選的，所述構件的材質為鋁合金。應用本專利技術的技術方案，具有以下有益效果：(1)本專利技術的快速蠕變時效成形的方法包括加荷載步驟、升溫保溫步驟、降溫保溫步驟以及降溫卸載步驟，工藝步驟精簡。(2)本領域固有思維是：由于高溫下蠕變量大，性能提升快，但峰值時效性能較低，因此，一般選用一個折中的溫度同時保證材料性能與成形效率，但是，為方便實施及預測，一般均采用固定溫度(蠕變時效溫度)。而本專利技術采用的技術方案是：通過升溫至高于蠕變時效溫度的溫度后進行短時間保溫和降溫至蠕變時效溫度后進行長時間保溫的結合，在高溫下，鋁合金會發(fā)生回歸現(xiàn)象，一部分析出相重新溶解到鋁基體內部，減少析出相的產(chǎn)生，弱化了材料的析出強化效果，同時，若一直采用高溫進行蠕變時效，高溫將導致析出相的不均勻析出，也會使材料性能弱化，因此，采用本專利技術的技術方案，長時低溫階段抑制了材料的回歸現(xiàn)象，析出相的數(shù)量與尺寸逐漸增加，因而性能繼續(xù)提升，同時在長時低溫階段，析出相的繼續(xù)析出也在一定程度上消除了高溫階段析出的不均勻性，既能大幅加快成形速率，也能獲得較現(xiàn)有工藝性能更好的蠕變產(chǎn)品。(3)本專利技術中向構件加荷載的方法有多種方式，如機械方式和氣壓方式，滿足不同的需求，實用性強。(4)本專利技術中第二步中升溫速率和第三步中的降溫速率均比較容易控制，便于實現(xiàn)工業(yè)化。(5)本專利技術中構件適用于所有的金屬材質，應用范圍廣泛。除了上面所描述的目的、特征和優(yōu)點之外，本專利技術還有其它的目的、特征和優(yōu)點。下面將參照圖，對本專利技術作進一步詳細的說明。附圖說明構成本申請的一部分的附圖用來提供對本專利技術的進一步理解，本專利技術的示意性實施例及其說明用于解釋本專利技術，并不構成對本專利技術的不當限定。在附圖中：圖1是現(xiàn)有技術中快速蠕變時效成形的方法的結構示意圖；圖2是現(xiàn)有技術中蠕變過程示意圖；圖3是現(xiàn)有技術中時效性能和時效溫度的關系圖；圖4是本專利技術實施例1的蠕變時效成形過程的示意圖；圖5是實施例2、對比實施例1和對比實施例2所得蠕變時效成形后的產(chǎn)品的屈服強度與蠕變時間的關系示意圖；圖6是實施例2、對比實施例1和對比實施例2所得蠕變時效成形后的產(chǎn)品的抗拉強度與蠕變時間的關系示意圖；圖7是實施例2、對比實施例1和對比實施例2所得蠕變時效成形后的產(chǎn)品的延伸率與蠕變時間的關系示意圖；圖8是實施例2和對比實施例1所得蠕變時效成形后的產(chǎn)品的蠕變量與蠕變時間的關系示意圖；圖9是實施例2-4與對比實施例1所得蠕變時效成形后的產(chǎn)品的屈服強度與蠕變時間的關系示意圖；圖10是實施例2-4與對比實施例1所得蠕變時效成形后的產(chǎn)品的抗拉強度與蠕變時間的關系示意圖；圖11是實施例2-4與對比實施例1所得蠕變時效成形后的產(chǎn)品的延伸率與蠕變時間的關系示意圖；其中，1、構件，2、模具，3、荷載，4、蠕變時效成形后的產(chǎn)品。具體實施方式以下結合附圖對本專利技術的實施例進行詳細說明，但是本專利技術可以根據(jù)權利要求限定和覆蓋的多種不同方式實施。實施例1：參見圖4，一種快速蠕變時效成形的方法，具體包括以下步驟：第一步、熱壓罐中的構件和模具在荷載作用下緊密貼合，具體是：向構件施加機械力，使得構件和模具緊密貼合，再將構件和模具在荷載作用下移至熱壓罐中；或先將構件和模具貼真空袋后抽真空，再將構件和模具一同送入熱壓罐中，最后加壓使得構件緊貼模具；第二步、將熱壓罐內部溫度升高至蠕變時效溫度T以上10℃-50℃，保溫t1小時，此過程中升溫速率為3℃-5℃/分鐘；第三步、將熱壓罐內部溫度降低至蠕變時效溫度T，保溫t2小時，其中t2為t1的3-4倍，此過程中降溫速率為3℃-5℃/分鐘；第四步、降溫至室溫，卸載即得蠕變時效成形后的產(chǎn)品本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術保護點】
一種快速蠕變時效成形的方法，其特征在于，包括以下步驟：第一步、熱壓罐中的構件和模具在荷載作用下緊密貼合；第二步、將熱壓罐內部溫度升高至蠕變時效溫度T以上10℃?50℃，保溫t1小時；第三步、將熱壓罐內部溫度降低至蠕變時效溫度T，保溫t2小時，其中t2為t1的3?4倍；第四步、降溫至室溫，卸載即得蠕變時效成形后的產(chǎn)品；所述第一步、第二步和第三步中的荷載均相同。

【技術特征摘要】
1.一種快速蠕變時效成形的方法，其特征在于，包括以下步驟：第一步、熱壓罐中的構件和模具在荷載作用下緊密貼合；第二步、將熱壓罐內部溫度升高至蠕變時效溫度T以上10℃-50℃，保溫t1小時；第三步、將熱壓罐內部溫度降低至蠕變時效溫度T，保溫t2小時，其中t2為t1的3-4倍；第四步、降溫至室溫，卸載即得蠕變時效成形后的產(chǎn)品；所述第一步、第二步和第三步中的荷載均相同。2.根據(jù)權利要求1所述的快速蠕變時效成形的方法，其特征在于，所述第一步具體是：向構件施加機械力，使得構件和模具緊密貼合，再將構件和模具在荷載作用下移至熱壓罐中；或者是，先將構件和模具貼真空袋后抽真空，再將構件和模具一同送入熱壓罐中，最后加壓使得構件緊貼模...

【專利技術屬性】
技術研發(fā)人員：湛利華，馬子堯，徐凌志，
申請(專利權)人：中南大學，
類型：發(fā)明
國別省市：湖南,43