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某飛機(jī)蜂窩鋁合金面板零件為蜂窩夾芯金屬膠接結(jié)構(gòu)，材料為L(zhǎng)Y12，零件厚度為0.3mm、0.4mm兩種，單架機(jī)共有28項(xiàng)此類零件零件。如圖1所示，該零件為薄板盒形件，形狀復(fù)雜，由四層鈑金零件和一層金屬蜂窩芯膠接而成。膠接成形前，鈑金零件的配合間隙應(yīng)小于0.2mm，故對(duì)薄鋁合金蜂窩盒形面板成形工藝要求很高。

此類零件表面質(zhì)量要求嚴(yán)格，面板外觀應(yīng)平整光順，并應(yīng)滿足飛機(jī)的膠接特性，不允許有折痕和鼓動(dòng)等缺陷。目前我廠生產(chǎn)各類型蜂窩鋁合金面板零件時(shí)，現(xiàn)有的生產(chǎn)流程（淬火→校平→液壓→切割交付）要求毛坯要在成形過(guò)程中經(jīng)過(guò)淬火處理，而淬火處理后會(huì)造成板料的應(yīng)力分布不均，同時(shí)薄板零件由于其自身厚度薄抗壓縮應(yīng)力差，成形底部出現(xiàn)鼓動(dòng)，邊緣出現(xiàn)松動(dòng)，不能滿足蜂窩膠接特性的要求值，因而影響了金屬面板和蜂窩夾芯的膠接粘結(jié)質(zhì)量，造成福克檢查和聲阻抗檢查等無(wú)損檢測(cè)通不過(guò)，導(dǎo)致昂貴的金屬蜂窩復(fù)材組件報(bào)廢。

原因分析

⑴從零件成形的工藝特性分析薄鋁合金蜂窩盒形面板鼓動(dòng)產(chǎn)生的原因，主要是因?yàn)殇X合金對(duì)淬火敏感性很高，目前工廠采用的淬火方式主要是鹽浴爐進(jìn)行，由于受設(shè)備條件的限制，淬火冷卻速度僅能通過(guò)調(diào)節(jié)水溫來(lái)予以控制，缺點(diǎn)之一就是淬火轉(zhuǎn)移時(shí)間長(zhǎng)，板材淬火后翹曲變形大。采用快的淬火速度，雖有利于獲得較高的強(qiáng)度，但由于急劇冷卻帶來(lái)板材內(nèi)、外的溫度梯度大，表面金屬冷卻比內(nèi)層快，表層金屬產(chǎn)生拉應(yīng)力，內(nèi)層金屬產(chǎn)生壓應(yīng)力。隨著進(jìn)一步冷卻，內(nèi)層金屬劇冷、急劇收縮，使得最后表層金屬有殘余壓應(yīng)力，內(nèi)層金屬有殘余拉應(yīng)力，即殘留了大量的淬火應(yīng)力，致使板材在淬火期間產(chǎn)生翹曲變形，產(chǎn)生鼓動(dòng)。

⑵薄鋁合金蜂窩盒形面板的淬火工藝性太差。蜂窩面板的材料太薄，表面積太大，無(wú)釋放應(yīng)力的工藝孔和增強(qiáng)抵御變形的工藝加強(qiáng)筋，剛性差，淬火容易劇烈變形，造成板料各點(diǎn)內(nèi)應(yīng)力極不均勻，形成明顯的鼓包；盒形結(jié)構(gòu)成形時(shí)盒底封閉，變形時(shí)內(nèi)應(yīng)力無(wú)處釋放，也會(huì)形成鼓包。

⑶校平機(jī)校平有一定的不穩(wěn)定性，板料校平后易出現(xiàn)波紋、折痕，液壓成形時(shí)會(huì)出現(xiàn)鼓包、松動(dòng)、鼓動(dòng)，嚴(yán)重的會(huì)出現(xiàn)扭曲變形。

⑷零件橡皮成形過(guò)程中各點(diǎn)變形不同致使材料產(chǎn)生新的不均勻內(nèi)應(yīng)力。該因素的影響有大有小，需針對(duì)零件作具體分析。

⑸橡皮成形過(guò)程中模具盆腔氣體的反作用力。毛坯橡皮與型胎底面之間形成一個(gè)封閉的腔體，成形過(guò)程中空氣被逐漸壓縮，形成一個(gè)反作用力。根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，由于氣體的可壓縮性，這個(gè)反作用力影響有限，工藝上通過(guò)增加工裝排氣孔就可以解決。

⑹薄板盆形零件成形工藝過(guò)程防護(hù)的要點(diǎn)是要保證成形設(shè)施與零件的接觸面光滑、潔凈，以免設(shè)施傷及零件表面質(zhì)量；其次，要保持嚴(yán)謹(jǐn)精細(xì)的操作方法，以盡量減少成形過(guò)程各環(huán)節(jié)遺留在零件表面的質(zhì)量缺陷。經(jīng)分析，抑制甚至消除薄鋁合金蜂窩盒形面板淬火變形所產(chǎn)生的鼓動(dòng)問(wèn)題，首要解決的問(wèn)題應(yīng)該是新淬火條件下金屬面板零件形成的鼓動(dòng)對(duì)成形后零件精度的重大影響。通過(guò)對(duì)薄板類零件成形的鼓動(dòng)抑制機(jī)理進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)采用預(yù)拉伸加工，可以明顯降低鋁合金板淬火后產(chǎn)生的殘余應(yīng)力值，并隨著預(yù)拉伸量的增加，殘余應(yīng)力轉(zhuǎn)變成拉應(yīng)力。

其次，薄鋁合金蜂窩盒形面板在橡皮成形過(guò)程中產(chǎn)生的鼓動(dòng)，也是影響因素之一。薄鋁合金蜂窩盒形面板由于其結(jié)構(gòu)為淺拉深盒形件，變形過(guò)程的應(yīng)力應(yīng)變狀態(tài)較為復(fù)雜，且要改變其應(yīng)力應(yīng)變狀態(tài)十分困難。通過(guò)對(duì)工裝（輔助）結(jié)構(gòu)如工藝筋槽等在成形過(guò)程中所產(chǎn)生的應(yīng)力應(yīng)變狀態(tài)的改變效果進(jìn)行分析試驗(yàn)，掌握其對(duì)鼓動(dòng)抑制的作用效果規(guī)律，對(duì)模具的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行改造，制定合理的工藝方案，最大限度地提高零件的成形精度，以解決生產(chǎn)中所面臨的難題。

解決辦法

確定淬火方式

目前工廠淬火主要是鹽浴爐進(jìn)行，由于受設(shè)備條件的限制，淬火冷卻速度僅能通過(guò)調(diào)節(jié)水溫來(lái)予以控制。板料淬火時(shí)采用卷筒方式，可以防止板料被淬火框硌傷，及被淬火槽液沖擊變形無(wú)法使用。毛料卷筒時(shí)長(zhǎng)度1000mm以內(nèi)直徑以φ150mm左右為宜；長(zhǎng)度1000mm以上直徑以φ200mm左右為宜，層間間隙均勻，以減小淬火變形。卷筒均勻捆扎2～3道放入專用小淬火框，再以立式固定在熱處理間的大型通用淬火框內(nèi)，如圖3所示。在淬火時(shí)，淬火框的入水轉(zhuǎn)移要求十分平穩(wěn)，盡量垂直下水，以防止水的激蕩造成更多的鼓包。尤其是不能絆在淬火槽或水槽邊緣，劇烈的抖動(dòng)和斜框入水會(huì)造成更大的變形扭曲和硌傷。