机械工程学报

作者：凡晓波, 杨光, 邬方兴, 关阳

单位：1. 大连理工大学机械工程学院 大连 116024;2. 大连理工大学高性能精密制造全国重点实验室 大连 116024

关键词：铝合金,整体超薄箱底,“双增效应”,超低温成形,净成形；

基金：国家重点研发计划(2019YFA0708804)和国家自然科学基金(52375311)资助项目。

铝合金是运载火箭的主体结构材料，箱底受力最复杂，是箭体结构制造的“皇冠”。铝合金超薄箱底整体成形起皱和开裂缺陷并存，始终是未得到实质性突破的国际难题。为此，以运载火箭燃料贮箱2250整体箱底为研究对象，通过数值模拟阐明超薄箱底整体成形应力应变演变规律；针对传统技术存在易开裂、起皱和组织性能难调控的挑战，基于固溶态铝合金在超低温条件下延伸率与硬化同时提高的“双增效应”，提出薄壁结构超低温成形应力与性能协同调控原理，通过超低温梯度冷却调控应力分布，降低开裂风险，提高位错与亚结构密度，实现箱底变形均匀性与性能调控；研发出铝合金薄壁构件超低温成形装备，平台尺寸3 m、最大成形力22 MN、最低温度-190 ℃，具备全尺寸构件研发与制造能力；开展新一代运载火箭整体超薄箱底超低温成形工艺研究，采用初始壁厚4.0 mm的薄板直接成形出直径2 250 mm的贮箱整体箱底，厚径比突破至1.4‰，壁厚均差率仅为6.5%，力学性能达到2219铝合金T8态强化水平以上，并且构件尺寸一致性好、椭圆度小于0.5‰。超低温成形整体超薄箱底，成形后不再加工、直接使用，在国际上率先实现火箭贮箱箱底整体净成形，为大尺寸铝合金超薄构件整体成形提供全新技术途径。

来源：2025年第14期

《机械工程学报》期刊编辑部

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