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1、(10)申请公布号 CN 102489593 A (43)申请公布日 2012.06.13 C N 1 0 2 4 8 9 5 9 3 A *CN102489593A* (21)申请号 201110377505.6 (22)申请日 2011.11.24 B21D 31/04(2006.01) (71)申请人贵州安大航空锻造有限责任公司 地址 561005 贵州省安顺市西秀区黄果树大 街东段322号 (72)发明人魏志坚 江飞龙 蒲思洪 何冰 杨义鑫 郑永灵 吕家平 (54) 发明名称 铝合金闪光焊环件的热胀形方法 (57) 摘要 本发明公开了一种铝合金闪光焊环件的热 胀形方法，其步骤为：把经退。
2、火处理后的铝合金 闪光焊环件加热后套装在胀形机内经预热的胀 形块外围，启动胀形机使胀形块从环件的内圆周 表面沿径向挤压环件完成第一次胀形，胀形温度 420470，胀形时间1215s，保压时间7 8s，变形量0.080.09；再使环件沿中心 轴线旋转45完成第一次旋转；之后，再按上述 操作进行第二次胀形，胀形温度390440， 胀形时间2025s，保压时间1516s，变形量 0.70.8；按第一次旋转方向再旋转一次该 环件完成第二次旋转；再按上述操作进行第三次 胀形，胀形温度360410，胀形时间25 35s，保压时间2022s，变形量0.91。胀 形后的环件其尺寸精度可达相应尺寸的1 2，主要。
3、用于宇航领域。 (51)Int.Cl. 权利要求书1页 说明书5页 附图3页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书 1 页 说明书 5 页 附图 3 页 1/1页 2 1.一种铝合金闪光焊环件的热胀形方法，其特征在于，包括以下步骤： 把经退火处理后的铝合金闪光焊环件加热到420470后套装进胀形机，使其内环 面套在经预热到200250的胀形块的外圆周面外围，此时，径向滑块处于合拢状态； 启动胀形机对芯轴滑块施加轴向拉力F使其沿轴向向下移动并沿所述径向滑块的内 孔锥面挤压径向滑块使各径向滑块沿径向同步移动扩散，装在径向滑块外圆周面上的胀形 块从环件的内圆周表面沿。
4、径向挤压该环件，环件发生内、外径尺寸扩大及壁厚减薄塑性变 形，完成第一次胀形；在本次胀形过程中，所述环件的胀形温度为420470，胀形时间 为1215s，保压时间为78s，胀形变形量为0.080.09； 胀形机驱动芯轴滑块在径向滑块内沿轴向向上移动，并驱动径向滑块沿径向同步移动 合拢使胀形块脱离胀形后的环件，启动胀形机的工作台上的导辊使其驱动所述环件沿中心 轴线旋转45，完成环件的第一次旋转； 按上述第一次胀形的操作对经过第一次胀形后的环件进行第二次胀形，在本次胀形过 程中，胀形温度为390440，胀形时间为2025s，保压时间为1516s，胀形变形量 为0.70.8； 按上述第一次旋转的操作。
5、对经过第二次胀形后的环件进行第二次旋转，本次旋转，所 述环件与第一次旋转方向同向再旋转45； 按上述第一次胀形的操作对经过第二次胀形后的环件进行第三次胀形，在本次胀形过 程中，所述环件的胀形温度为360410，胀形时间为2535s，保压时间为2022s， 胀形变形量为0.91； 胀形结束后，向上移动芯轴滑块，合拢径向滑块，取出经胀形后的环件。 2.根据权利要求1所述的闪光焊环件的热胀形方法，其特征在于：所述铝合金是LD7。 3.根据权利要求1或2所述的闪光焊环件的热胀形方法，其特征在于：所述胀形机对 芯轴滑块施加的轴向拉力F按下式计算确定： F 0.2 S 式中： 胀形机胀形系数，本发明取1.。
6、261.52； 0.2 胀形温度下铝合金材料的屈服强度(MPa)，LD7合金取44MPa54MPa； S环件的纵截面面积(mm 2 )。 4.根据权利要求1或2所述的闪光焊环件的热胀形方法，其特征在于：所述环件在热 态下的胀形尺寸按以下公式计算确定： DD 0 (1+ t )+d 式中： D环件经胀形后处于热态下的内径尺寸(mm)； D 0 环件经胀形后处于冷态下的最终产品内径尺寸(mm)； t 环件在胀形温度下的温度补偿系数()，LD7合金取0.840.87； d环件胀形后内径尺寸的回弹量(mm)，LD7合金取35mm。 5.根据权利要求1或2所述的闪光焊环件的热胀形方法，其特征在于：所述胀。
7、形的矩 形环件，其内径尺寸范围为400mm4500mm，壁厚为10mm200mm，高度为40mm 750mm。 权 利 要 求 书CN 102489593 A 1/5页 3 铝合金闪光焊环件的热胀形方法 技术领域 0001 本发明涉及一种环件的胀形方法，特别是涉及了铝合金闪光焊环件的热胀形方 法。 背景技术 0002 铝合金闪光焊环件在焊接成形后，由于受焊接工艺的影响，焊接的环件在其圆周 上有一条直边，加上焊接后环件应力较大会使环件产生翘曲、变形，导致其成不规则的圆环 状，其尺寸精度较差，一般情况下焊接的环件需经整圆达到要求的尺寸后才能使用。 0003 2009年2月18日公开的中国发明专利说。
8、明书CN 101367104A公开了一种汽轮发 电机护环外补液液压胀形强化工艺，该工艺方法通过外设高压泵并使其产生的高压液体通 过高压缸内的通道，然后经由模具部分中的减力柱内的通道注入固定的上锥模与移动的下 锥模及护环形成的封闭空间，使护环在液体压力的作用下发生塑性变形来胀形护环，以达 到强化护环、提高护环成形精度的目的。该方法由于是靠液体与环件的内圆周面的柔性接 触来冷胀形环件，其主要作用是强化环件，该方法对于如何通过胀形来提高环件的尺寸精 度未详细披露，只是笼统地得出可以达到提高护环成形精度的目的，即该方法不能解决现 有技术中存在的闪光焊环件的整圆和尺寸精度较差的问题。 发明内容 0004。
9、 本发明要解决的技术问题是提供一种采用胀形块来实现铝合金闪光焊环件的热 胀形方法，该方法通过一次胀形整圆和连续二次小变形量对所述铝合金闪光焊环件进行胀 形，获得了尺寸精度高的胀形环件。 0005 为解决上述技术问题，本发明所述铝合金闪光焊环件的热胀形方法，其技术方案 包括以下步骤： 0006 把经退火处理后的铝合金闪光焊环件加热到420470后套装进胀形机，使 其内环面套在经预热到200250的胀形块的外圆周面外围，此时，径向滑块处于合拢 状态； 0007 启动胀形机对芯轴滑块施加轴向拉力F使其沿轴向向下移动并沿所述径向滑块 的内孔锥面挤压径向滑块使各径向滑块沿径向同步移动扩散，装在径向滑块外。
10、圆周面上的 胀形块从环件的内圆周表面沿径向挤压该环件，环件发生内、外径尺寸扩大及壁厚减薄塑 性变形，完成第一次胀形；在本次胀形过程中，所述环件的胀形温度为420470，胀形 时间为1215s，保压时间为78s，胀形变形量为0.080.09； 0008 胀形机驱动芯轴滑块在径向滑块内沿轴向向上移动，并驱动径向滑块沿径向同步 移动合拢使胀形块脱离胀形后的环件，启动胀形机的工作台上的导辊使其驱动所述环件沿 中心轴线旋转45，完成环件的第一次旋转； 0009 按上述第一次胀形的操作对经过第一次胀形后的环件进行第二次胀形，在本次胀 形过程中，胀形温度为390440，胀形时间为2025s，保压时间为151。
11、6s，胀形变 说 明 书CN 102489593 A 2/5页 4 形量为0.70.8； 0010 按上述第一次旋转的操作对经过第二次胀形后的环件进行第二次旋转，本次旋 转，所述环件与第一次旋转方向同向再旋转45； 0011 按上述第一次胀形的操作对经过第二次胀形后的环件进行第三次胀形，在本次胀 形过程中，所述环件的胀形温度为360410，胀形时间为2535s，保压时间为20 22s，胀形变形量为0.91； 0012 胀形结束后，向上移动芯轴滑块，合拢径向滑块，取出经胀形后的环件。 0013 上述铝合金的牌号为LD7。 0014 所述胀形机对芯轴滑块施加的轴向拉力F按下式计算确定： 0015 。
12、F 0.2 S 0016 式中： 0017 胀形机胀形系数，本发明取1.261.52； 0018 0.2 胀形温度下铝合金材料的屈服强度(MPa)，LD7合金取44MPa54MPa； 0019 S环件的纵截面面积(mm 2 )。 0020 所述环件在热态下的胀形尺寸按以下公式计算确定： 0021 DD 0 (1+ t )+d 0022 式中： 0023 D环件经胀形后处于热态下的内径尺寸(mm)； 0024 D 0 环件经胀形后处于冷态下的最终产品内径尺寸(mm)； 0025 t 环件在胀形温度下的温度补偿系数()，LD7合金取0.840.87； 0026 d环件胀形后内径尺寸的回弹量(mm)。
13、，LD7合金取35mm。 0027 采用本发明所述热胀形方法胀形的铝合金闪光焊环件，其内径尺寸范围为 400mm4500mm，壁厚为10mm200mm，高度为40mm750mm。 0028 与现有技术相比，本发明的有益效果如下： 0029 本发明通过胀形机上的胀形块与铝合金闪光焊环件进行刚性接触来直接胀形，可 以获得所需要的胀形尺寸并有利于提高尺寸精度。 0030 本发明胀形前先把闪光焊环件进行退火处理，可以去除部分应力，确保胀形时不 至于因应力过大而胀裂。 0031 本发明通过一次胀形整圆和连续二次小变形量对所述闪光焊环件进行胀形，可以 把闪光焊后圆周上带直边以及有翘曲、变形的环件先进行几乎。
14、不发生胀形变形的整圆，有 利于后续两次小变形量胀形时控制环件的尺寸精度。并且通过选择合适的胀形温度、胀形 时间和保压时间等工艺参数，从而可以保证铝合金闪光焊环件在胀形过程中不会产生动态 再结晶，不会对环件的组织产生影响，不会出现胀裂现象，还可以使每次胀形后环件的回弹 量较小；并且在胀形过程中通过把所述环件两次同向旋转45，可以消除胀形块沿径向扩 散胀形时相邻胀形块之间的间隙对环件内圆周面形成的痕迹，从而有利于胀形过程的顺利 进行和获得尺寸精度较高的胀形环件；在整个胀形过程中，由于胀形块可以实时测量环件 内径尺寸的变化情况及每次胀形后内径尺寸的回弹量，并把测量数据及时传送到胀形机的 显示器上，从。
15、而在胀形时可以精确控制环件的胀形尺寸。综上所述，采用本发明所述方法胀 形的环件可以得到尺寸精度较高的最终产品尺寸。 说 明 书CN 102489593 A 3/5页 5 0032 在胀形过程中，由于胀形机对芯轴滑块施加的轴向拉力F是由胀形机的胀形系数 ()、胀形温度下材料的屈服强度( 0.2 )及环件的纵截面面积(S)来确定，因此，可以针对 不同的胀形机和不同材料、尺寸的环件来确定轴向拉力F的大小，使环件在胀形过程中受 力比较均匀和合理，能够保证胀形过程的顺利进行，避免用力过大造成胀裂或用力过小造 成胀不动的现象发生。 0033 所述胀形环件的热态胀形内径尺寸(D)由环件经胀形后处于冷态下的最。
16、终产品 内径尺寸(D 0 )、环件在胀形温度下的温度补偿系数( t )及环件胀形后内径尺寸的回弹量 (d)来计算确定，从而在胀形时可以精确控制环件的热态尺寸，并在胀形环件冷却后获得尺 寸精度高的冷态尺寸即环件经胀形后的最终产品尺寸。 0034 以牌号为LD7的铝合金闪光焊环件为例，经检测胀形后的该合金闪光焊环件的冷 态尺寸即最终产品尺寸，达到了相应尺寸的12 (千分之一千分之二)；经检测该 环件的内部组织，未发生任何变化，而且无变形、翘曲等缺陷。 附图说明 0035 下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。 0036 图1是闪光焊环件沿其中心线的纵剖面图。 0037 图2是胀形机的。
17、结构简图。 0038 图3是闪光焊环件的装机示意图。 0039 图4是闪光焊环件的热胀形过程示意图。 0040 图5是胀形块脱离胀形后的闪光焊环件的示意图。 具体实施方式 0041 实施本发明所述的铝合金闪光焊环件的热胀形方法需要提供胀形机、机械手等设 备。下面以中国材料牌号为LD7的铝合金为例来详细说明该方法的具体实施方式： 0042 该合金的主要化学元素含量(重量百分比)为：含Si量0.35，含Fe量0.9 1.5，含Cu量1.92.5，含Mg量1.41.8，含Mn量0.20，含Ni量0.9 1.5，含Zn量0.30，含Ti量0.021.10，含Cr量0.010.02，余量为Al。 004。
18、3 用于实施本发明所述热胀形方法的胀形机的结构简图如图2所示，该胀形机主要 由芯轴滑块1、径向滑块2、胀形块3、工作台4及导轨5组成。芯轴滑块1呈圆锥形并套装 在径向滑块2内与径向滑块2的锥形内圆周面配合，芯轴滑块1可由胀形机的液压缸带动 在径向滑块2内沿轴向上下移动并挤压径向滑块2；径向滑块2安装在胀形机的导轨5上并 可沿导轨5径向来回移动，径向滑块2从图2俯视方向看是12块分开的扇形块形状，各扇形 块的外圆周面上分别固定安装有胀形块3，各扇形块合拢时与胀形块3一起可以形成一个 圆环形状；当芯轴滑块1在径向滑块2内沿轴向向下移动时可使各径向滑块2沿径向同步 移动扩散使胀形块3达到胀形环件的目。
19、的，当芯轴滑块1在径向滑块2内沿轴向向上移动 时胀形机可驱动各径向滑块2沿径向同步移动合拢使胀形块3脱离胀形后的环件，胀形块3 在胀形过程中具有实时测量环件内径尺寸并把测量数据传送到胀形机的显示器上的功能； 此外，在该胀形机的工作台4上还有可驱动环件在该工作台上沿中心轴线旋转的导辊(图 中未示出)。 说 明 书CN 102489593 A 4/5页 6 0044 该合金闪光焊环件进行热胀形的工艺步骤如下： 0045 步骤1：装机。 0046 如图3所示，先把胀形机上的胀形块3预热到200250，再把经退火处理后 的LD7铝合金闪光焊环件10加热到420470后套装进胀形机，使其内环面套在胀形 。
20、块3的外圆周面外围，其底面平放在工作台4的上面，此时，径向滑块2处于合拢状态。装 机时工件的装运主要通过机械手操作完成。 0047 步骤2：第一次胀形。 0048 如图4所示，启动胀形机使其芯轴滑块1沿其轴向向下移动，芯轴滑块1在径向 滑块2内沿其锥形面挤压径向滑块2使各径向滑块2沿径向同步移动扩散，径向滑块2上 的胀形块3的外圆周面与环件10的内圆周表面接触，并沿环件10的内圆周表面挤压环件 10，使环件10从内圆周表面到外圆周表面受到来自胀形块3的径向挤压力，导致环件10的 内圆周面沿径向扩大，环件10发生内、外径尺寸扩大，壁厚减薄的塑性变形，环件10被胀 形块3第一次胀形，胀形时胀形机的。
21、液压缸对芯轴滑块1施加轴向拉力F，环件10的胀形 温度为420470，胀形时间为1215s，保压时间为78s，环件10的胀形变形量为 0.080.09。本次胀形主要是把闪光焊后圆周上带条直边以及有翘曲、变形环件10进 行整圆，因此，环件10几乎不发生胀形变形。 0049 所述胀形时间是环件10从一开始被胀形到胀形结束后的时间；所述保压时间是 指环件10被胀形达变形量后不再发生变形并一直保持到胀形结束的时间。 0050 步骤3：第一次旋转。 0051 如图5所示，使胀形机驱动芯轴滑块1在径向滑块2内沿轴向向上移动，并驱动径 向滑块2沿径向同步移动合拢使胀形块3脱离胀形后的环件10，启动胀形机的工。
22、作台4上 的导辊使其驱动环件10在该工作台上沿中心轴线顺时针或逆时针旋转45，从而完成环 件10的第一次旋转。 0052 步骤4：第二次胀形。 0053 重复步骤1的胀形过程使胀形块3对环件10进行第二次胀形，胀形时胀形机的液 压缸对芯轴滑块1施加轴向拉力F，环件10的胀形温度为390440，胀形时间为20 25s，保压时间为1516s，环件10的胀形变形量为0.70.8。 0054 步骤5：第二次旋转。 0055 重复步骤3，使胀形机导辊驱动环件10与第一次旋转方向同向再旋转45，从而 完成环件10的第二次旋转。 0056 步骤6：第三次胀形。 0057 重复步骤1的胀形过程使胀形块3对环件。
23、10进行第三次胀形，胀形时胀形机的液 压缸对芯轴滑块1施加轴向拉力F，环件10的胀形温度为360410，胀形时间为25 35s，保压时间为2022s，环件10的胀形变形量为0.91。 0058 三次胀形结束后，向上移动芯轴滑块1，合拢径向滑块2并使胀形块3脱离环件 10，用机械手取出环件10从而完成胀形过程。 0059 环件10在胀形过程中，所述轴向拉力F按下式计算： 0060 F 0.2 S 0061 式中： 说 明 书CN 102489593 A 5/5页 7 0062 胀形机胀形系数，本发明取1.261.52； 0063 0.2 胀形温度下铝合金材料的屈服强度(MPa)，本发明取44MP。
24、a54MPa； 0064 S环件10的纵截面面积(mm 2 )； 0065 所述环件10的胀形变形量的计算方法为：胀形变形量(胀形后环件10的中径 尺寸-胀形前环件10的中径尺寸)/胀形前环件10的中径尺寸100。 0066 所述环件10的中径尺寸(环件10的内径尺寸+环件10的外径尺寸)2。 0067 为保证所述环件10经胀形后能够得到产品要求的最终尺寸，环件10在热态下的 胀形尺寸按以下公式计算： 0068 DD 0 (1+ t )+d 0069 式中： 0070 D环件10经胀形后处于热态下的内径尺寸(mm)； 0071 D 0 环件10经胀形后处于冷态下的最终产品内径尺寸(mm)； 0。
25、072 t 环件10在胀形温度下的温度补偿系数()，对于不同的材料在不同温度 下的温度补偿系数不同，本发明取0.840.87； 0073 d环件10胀形后内径尺寸的回弹量(mm)，本发明取35mm。 0074 采用上述方法胀形的铝合金闪光焊环件，其内径尺寸范围为：400mm 4500mm，壁厚为10mm200mm，高度为40mm750mm。 说 明 书CN 102489593 A 1/3页 8 图1 图2 说 明 书 附 图CN 102489593 A 2/3页 9 图3 图4 说 明 书 附 图CN 102489593 A 3/3页 10 图5 说 明 书 附 图CN 102489593 A 10 。