[发明专利]金属筒形件的内筋填充装置、填充能力评价方法

说明书

本发明提供了一种金属筒形件的内筋填充装置、填充能力评价方法，包括：金属芯模、筒坯、旋轮、螺栓、夹紧环和基座；所述金属芯模紧固于旋压机上；所述筒坯套装在金属芯模上；所述旋轮安装在筒坯外表面上，对应金属芯模的筋槽位置；所述夹紧环通过螺栓与筒坯预紧固定；所述基座通过螺栓与旋压机的机床主轴连接。本发明通过对金属芯模模具上设计关于圆心对称的不同内筋截面宽度的多条筋槽，在旋压过程中，工艺压下量不断递增至筒坯壁板断裂，从而可以在单道次旋压中获得带内筋薄壁筒形件多个内筋截面宽度的填充能力的实验数据，减少了实验次数，节省了成本。

技术领域

本发明涉及金属塑性加工技术领域，具体地，涉及一种金属筒形件的内筋填充装置、填充能力评价方法。

背景技术

带内筋薄壁筒体结构是运载箭体燃料贮箱的主体结构。基于新一代运载火箭服役性能极端化的设计需求和结构轻量化的发展方向，亟需发展先进的整体化结构取代传统拼焊结构，提高燃料贮箱承载性能，降低制造成本，推进航天装备结构轻量化发展进程。

流动旋压成形工艺被开始被用于带内筋薄壁铝合金筒体整体化工程制造。筒体内筋旋压填充性能是工程应用中被关心的问题。在流动旋压加工中，内筋填充性能包括内筋填充高度、外表面凹陷度、内筋截面填充度，这些与内筋截面宽度、工艺压下量、材料塑性等因素息息相关。同时，内筋填充极限高度是指在流动旋压过程中金属不发生破裂的前提下所能被压制内筋的最大高度，是带内筋薄壁筒体的可旋性评价指标。上述填充性能三种指标和可旋性指标是评价带内筋薄壁筒体旋压性能的重要组成部分。在现有强力旋压过程中，主要采用卡尔巴克赛格路提出的筒形件可旋性试验的方法，主要用于评价无筋筒坯材料极限变薄率。具体方法如下：将壁厚为t₀的带底毛坯套在圆柱形芯模上，并由尾座顶紧以防止毛坯和芯模发生相对滑动，当毛坯与芯模随同主轴转动后，使具有接触角α_ρ和圆角半径r_ρ的旋轮以进给速度v_f并与芯模母线成很小的角运动轨迹进给，从而把毛坯壁厚从t₀变薄到t_f，从而可以获得壁厚的极限变薄率。

现有技术中，已有针对于无筋筒形件的可旋性试验方法，这种试验方法可以获得在无破裂情况下单道次中的筒坯材料极限变薄率。然而，该试验方法未考虑带内筋薄壁筒体可旋性评价参数，无法用于带内筋薄壁筒体内筋填充性能和填充极限高度等性能参数的试验评估研究。

专利文献CN112404180A(申请号：CN202011346706.5)公开了一种旋平装置，包括底座、旋平架、推弯装置、推平装置、芯模；旋平架设于底座上方，推弯装置和推平装置均可水平移动设置在旋平架的下部，推弯装置和推平装置分别设于芯模的左右两侧方。一种轮毂筒坯的制造方法，包括以下步骤：将长方形的平板卷圆，形成筒形件；对筒形件的对口焊接使对口闭合，通过冲压机冲压筒形件，筒形件被冲压成碗形件；对碗形件进行旋压使碗形件的收缩端贴在芯模的表面。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种金属筒形件的内筋填充装置、填充能力评价方法。

根据本发明提供的金属筒形件的内筋填充装置，包括：金属芯模、筒坯、旋轮、螺栓、夹紧环和基座；

所述金属芯模紧固于旋压机上；

所述筒坯套装在金属芯模上；

所述旋轮安装在筒坯外表面上，对应金属芯模的筋槽位置；

所述夹紧环通过螺栓与筒坯预紧固定；

所述基座通过螺栓与旋压机的机床主轴连接。

优选的，所述旋轮的数量为3个，且沿筒坯周向等距分布；

采用反向强力旋压方式，旋轮的运动轨迹为初始与筒坯接触点到筒坯旋压破裂时的接触点，所述旋轮与筒坯的倾斜角范围为2°～4°。