一种大型复合材料曲面工装去应力的工艺方法.pdf

一种大型复合材料曲面工装去应力的工艺方法，通过预先对下料后的钢板去应力、对半成品曲面钢板分两个阶段加热、对成品曲面钢板分两个阶段加热、工装支撑架在焊接完成后加热及工装整体去应力等步骤，能够减少工装在去应力过程中的弯曲变形，还能起到定型工装型面的作用，确保工装在加工过程中的稳定性，保证工装数控加工精度，防止工装在使用过程中产生二次应力释放的问题，提高了制件的合格率，延长工装使用寿命。

权利要求书
1.  一种大型复合材料曲面工装去应力的工艺方法，其步骤为：
1）、预先对下料后的钢板去应力：采用先低后高的二步加热；
2）、在对整体钢板进行塑性变形达到成型曲率的75%-85%时，把半成品曲面钢板放入加热炉中，加热、保温，再把炉温升高，加热、保温后，随炉冷却；
3）、当整体钢板塑性变形达到成型曲率时，把成型后的钢板放在耐火材料制成的成型胎上，封闭工装两侧的开口，填满铸铁块和木炭块的混合物，放入热处理炉中，加热、保温后随炉冷却；
4）、工装支撑架在焊接完成后，加热、保温，再把炉温升高，加热、保温，之后随炉冷却；
5）、工装整体钢板和支撑架焊接成一体，工装整体通过振动方法去除应力；
6)、交检。

说明书一种大型复合材料曲面工装去应力的工艺方法
技术领域
本发明创造涉及一种工装去应力的工艺方法，尤其是一种大型复合材料曲面工装去应力的工艺方法。
背景技术
在复合材料曲面工装的制造领域，尤其是航空工装制造领域，为保证复合材料零件在制造过程中的密封性，工装所用的曲面成型钢板要求不能焊接拼合，必须是整体弯曲成型，在弯曲成型的过程中，产生和积累了复杂的内应力变量，在对成型后钢板进行应力退火热处理时，由于应力的释放使成型后的钢板发生严重扭曲和变形，经常要反复的校型和热处理，也很难达到预期的目的，给后续工序的开展带来很大的困难，造成工装的制造周期不可控、成型效果差和工装成品合格率低等情况。
现有技术中，在处理这类大型复合材料曲面工装应力的工艺方法中，通常会遇到以下问题：
（1）在给成型后钢板进行振动释放应力后，应力不能完全释放，在应力释放过程中存在金属变形和区域变形不可控的现象；
（2）在给成型后钢板进行热处理释放应力后钢板会产生严重的扭曲和变形；
（3）自然失效的方法，应力释放时间长，严重制约工装的生产进度；
（4）成型后的整体钢板在和底部支撑架焊接过程中存在应力二次释放的问题。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明创造提供了一种大型复合材料曲面工装去应力的工艺方法，能够减少工装在去应力过程中的变形，确保工装在加工过程中的稳定性，保证工装数控加工精度，防止工装在使用过程中产生二次应力释放的问题，提高了制件的合格率，延长了工装使用寿命。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种大型复合材料曲面工装去应力的工艺方法，其步骤为：
1）、预先对下料后的钢板去应力：采用先低后高的分步加热；
2）、在对整体钢板进行塑性变形达到成型曲率的70%-80%时，把半成品曲面钢板放入加热炉中，加热、保温，再把炉温升高，加热、保温后，随炉冷却；
3）、当整体钢板塑性变形达到成型曲率时，把成型后的钢板放在耐火材料制成的成型胎上，封闭工装两侧的开口，填满铸铁块和木炭块的混合物，放入热处理炉中，加热、保温后随炉冷却；
4）、工装支撑架在焊接完成后，加热、保温，再把炉温升高，加热、保温，之后随炉冷却；
5）、工装整体钢板和支撑架焊接成一体，工装整体通过振动方法去除应力；
6)、交检。
本发明创造的有益效果在于：本发明创造提供了一种大型复合材料曲面工装去应力的工艺方法，该方法能够去除复合材料大型曲面工装在成型和焊接时产生的应力，还能起到定型工装型面的作用，避免了以往多次去应力和校型的过程，而且在保证了曲面钢板的成型精度的同时确保了工装生产的工期。整体工装应用此方法去内应力，在数控加工后的曲面钢板厚度误差能保证在0.8mm～1.6m，免了以往加工过程中应力二次释放的问题，而导致的曲面钢板厚度不均、复合材料零件报废的隐患。并且，工装在使用时的热传导性能明显改善，工装使用期间的稳定性大幅度提高，反复进炉生产复合材料20批次，工装整体结构和型面变形量在0.12mm以内，提高了工装的使用寿命，有效的解决了类似复合材料曲面工装的应力去除问题。
附图说明
图1：为实施例步骤3中所使用的工装结构示意图。
图2：为实施例步骤5中所使用的工装结构示意图。
具体实施方式
为保证同样的伸缩性，工装成型所用整体钢板和支撑架所用金属板要求是同牌号同批次的材料。
一种大型复合材料曲面工装去应力的工艺方法，其步骤为：
1）预先对下料后的钢板去应力：采用先低后高的分步加热，第一阶段，工装成型所用整体钢板和支撑架所用金属板放入加热炉中，加热到385-425℃，保温1.5～2小时，第二阶段把炉温升高到620-650℃，保温时间0.3小时后,随炉冷却。
2）在对整体钢板进行塑性变形达到成型率的70%-80%，把半成品曲面钢板放入加热炉中，加热到385-425℃，保温时间1～1.2小时，第二阶段把炉温升高到620-650℃，保温时间0.4小时后，随炉冷却。
3）当整体钢板塑性变形达到成型要求时，把成型后的钢板放在耐火材料制成的成型胎上，成型胎如图1所示，并封闭工装两侧的开口，填满60mm见方的铸铁块和木炭块的混合物，重量比为30：1，进入热处理炉中，使炉温加热到680-720℃后，保温0.4小时后，随炉冷却。
4）工装支撑架在焊接完成后，加热到350-420℃，保温时间0.2～0.3小时，第二阶段炉温缓慢升温至630-650℃，在保温0.3小时后，随炉冷却，通过数控加工支撑架的定位型面。
5）如图2所示，工装整体钢板和支撑架焊接成一体，工装整体通过振动方法去除应力。
6）交检。