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壁板时效成形技术研究 @李鹰 季秀升 目前新型飞机上广泛采用整体高筋壁板作为飞机的主要 降温卸载零件回弹后得到的形状[图l(c)]。 承力构件。针对壁板成形难题国际上发展了时效成形技术。我 们通过对7804铝合金时效成形试验的研究．得到了时效成形 率与温度、时间、应力的关系。 为了减轻飞行器重量和提高飞机作战性能．新一代飞机 囱 上广泛采用整体高筋壁板作为飞机的主要承力构件。针对壁 (“ (b) 、(c) 板成形难题．国际上发展了时效成形技术。波音、空客和洛克 威尔公司在整体壁板时效成形上取得了显著成效．解决了大 图1 时效成形过程示意图 型壁板零件的一次成形和回弹翘曲校形。与此同时，非常重视 时效成形的工艺基础、工艺理论等方面的研究，提出了一些有 中，R厂零件贴模时的外缘半径；R广零件成形后的外缘 价值的理论模型．进行了有限元模拟．进一步支持时效成形工 半径。 程应用。 时效成形工艺是解决整体壁板成形、提高零件的制造精 度及使用寿命的有效工艺途径。而国内尚未得到工程化应用． 主要原因是缺乏基础研究．工件回弹不易确定和修正．成形质 量不稳定。因此。开展高效结构整体壁板时效成形与校形工艺 技术研究是当前新一代飞机研制中需要解决的重要课题。 一、基本原理 蠕变通常是指在温度不变、载荷不变的条件下．物体的变 形随着时间的增长而缓慢增大的现象，温度、时间、应力等因 素对蠕变性能都有影响。时效成形利用合金材料在时效温度 图2零件贴模与成形后状态示意图 下蠕变而产生应力松弛的特性．对试件弹性加载获取初始变 试验件采用7804铝合金．是应用于航空航天领域的超高 形．并通过施加恒定载荷保持试件的变形．及在恒温中放置一 强铝合金．具有韧性较高和耐应力腐蚀较好的特点。试验件尺 段时间．在这一过程中部分弹性应变逐渐转化为蠕变应变．而 寸为(20--30)mmx50mmx600mm。 且材料内的应力水平会随着时间的增长而降低．从而达到成 时效成形率与材料的温度、时间、应力等因素有关。通常 形的目的． 时效成形过程实际包含各种复杂的力学现象．如弹性变 不超过20个小时。温度过低蠕变效率低，蠕变时效成形效果不 形、塑性变形、应力松弛、蠕变、热应力．还有工件与模具之间 明显：温度过高材料容易发生过时效，导致材料的力学性能降 的摩擦等情况。热压罐中时效成形和机械时效成形在本质上 是相同的． 二、时效成形基础试验研究 30ram，从而得出温度、时间、应力与成形率的关系。 1．试验方法。时效成形在人工时效规范条件下选择温度、 为保证保温过程中始终维持试验件的初始变形不变，设 时间参数．不可能消除全部回弹。时效过程见图1，加工好的壁 计了结构带有螺旋夹紧装置模具。材料为A3钢．通过数控加 板零件置于模具上[图1(a)]，对零件施加载荷加温【图1(b)】， ■髓6／2007 万方数据 形成。 图5时间与形成率的关系 (3)厚度与成形率。不同厚度试验件需要变形的应力不 同，表3与图6表明，厚度越大时效成形率越大。 表3不同厚度与成形率