本發(fā)明專利技術(shù)屬于鈑金成形技術(shù)，涉及一種鈦合金筒形三層結(jié)構(gòu)的超塑成形/擴(kuò)散連接成形方法。本發(fā)明專利技術(shù)通過采用新型毛坯結(jié)構(gòu)形式和制坯方法，可靠實(shí)現(xiàn)了三層結(jié)構(gòu)止焊劑涂敷、筒體定位等要求，筒體毛坯采用熱等靜壓DB和筒體SPF分步成形的方法，降低了工藝的難度和復(fù)雜性，提高了結(jié)構(gòu)靈活性。創(chuàng)新性的在筒體間加入了分隔環(huán)，避免了筒間碰撞導(dǎo)致的止焊劑脫落，實(shí)現(xiàn)了在毛坯上直接加工形成進(jìn)排氣道，不用在模具上加工氣道，降低了工裝結(jié)構(gòu)復(fù)雜性。穩(wěn)定可靠實(shí)現(xiàn)了鈦合金筒形三層結(jié)構(gòu)SPF／DB成形，提高了成形質(zhì)量和工藝穩(wěn)定性。將SPF/DB工藝方法從成形平板夾層結(jié)構(gòu)拓展到了成形筒形回轉(zhuǎn)夾層結(jié)構(gòu)，擴(kuò)大了該工藝的應(yīng)用領(lǐng)域，實(shí)現(xiàn)了較好經(jīng)濟(jì)和技術(shù)效益。
【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)屬于鈑金成形技術(shù)，涉及。
技術(shù)介紹
筒體夾層結(jié)構(gòu)作為導(dǎo)彈進(jìn)氣道、殼體典型結(jié)構(gòu)形式，要求構(gòu)件不僅滿足同軸度、圓度等外形尺寸精度要求，更需要其滿足輕質(zhì)、高強(qiáng)、密封、隔熱等特殊使用性能要求，制造過程復(fù)雜，難度較大。筒體夾層結(jié)構(gòu)的傳統(tǒng)制造方式為蒙皮骨架焊接、鉚接方式，如圖1所示。首先，通過機(jī)加或者鑄造等方式成形鈦合金內(nèi) 部骨架，再將骨架與蒙皮焊接、鉚接成為整體，形成內(nèi)外蒙皮和框架的空心夾層結(jié)構(gòu)。對于蒙皮骨架焊接或鉚接這種傳統(tǒng)制造方式(如圖1所示)，其制造工藝包括蒙皮I和鑄造骨架2成形，鑄造的骨架2為了保證精度，通常還要進(jìn)行機(jī)械加工，不僅工藝復(fù)雜，而且厚度大，結(jié)構(gòu)超重。而且對于蒙皮I成形，無法做到復(fù)雜外形，經(jīng)常要分塊成形，導(dǎo)致整體性不好。另外蒙皮I和骨架2在焊接、焊后熱處理或鉚接過程容易產(chǎn)生變形，使構(gòu)件外形尺寸精度難以保證。相比之下，采用超塑成形/擴(kuò)散連接(SPF/DB)工藝進(jìn)行筒形夾層結(jié)構(gòu)成形具有整體性好、可顯著減少結(jié)構(gòu)零件數(shù)量、構(gòu)件尺寸精度高、設(shè)計(jì)自由度好等優(yōu)點(diǎn)。SPF/DB構(gòu)件的基本結(jié)構(gòu)形式包括四種超塑成形(SPF)單層結(jié)構(gòu)、SPF/DB雙層結(jié)構(gòu)、三層結(jié)構(gòu)以及四層結(jié)構(gòu)。SPF/DB多層結(jié)構(gòu)最常見的應(yīng)用是用于平板外形以及小曲率的曲面外形夾層零件，其中典型平板三層結(jié)構(gòu)如圖2所示。對于圓筒形等一些回轉(zhuǎn)類夾層結(jié)構(gòu)件，傳統(tǒng)平板多層結(jié)構(gòu)SPF/DB成形工藝已經(jīng)無法實(shí)現(xiàn)。特別是對于筒體夾層結(jié)構(gòu)，傳統(tǒng)的制造方式為蒙皮骨架焊接、鉚接方式，存在鑄造骨架厚度大，結(jié)構(gòu)超重，蒙皮、骨架在焊接、鉚接過程容易產(chǎn)生變形，使構(gòu)件外形尺寸精度難以保證，整體性差等缺點(diǎn)。而傳統(tǒng)SPF/DB成形工藝只能成形平板多層結(jié)構(gòu)，無法實(shí)現(xiàn)圓筒形等一些回轉(zhuǎn)類夾層結(jié)構(gòu)件的成形。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的目的是提出一種適用于筒體夾層結(jié)構(gòu)的。本專利技術(shù)的技術(shù)解決方案是(I)單筒制備(1.1)制備外筒根據(jù)最終成形零件的外形尺寸計(jì)算外筒下料尺寸，按該下料尺寸切割鈦合金板材，將此板材料滾彎成筒形，采用激光焊或氬弧焊對對接縫進(jìn)行焊接；(1. 2)制備芯筒4按照外筒內(nèi)徑與芯筒外徑之間間隙為O.的要求，計(jì)算芯筒下料尺寸，按該下料尺寸切割鈦合金板材，將此板材料滾彎成筒形，采用激光焊或氬弧焊對對接縫進(jìn)行焊接；(1. 3)制備內(nèi)筒5按照內(nèi)筒外徑與芯筒內(nèi)徑之間間隙為O.的要求，計(jì)算內(nèi)筒下料尺寸，按該下料尺寸切割鈦合金板材，將此板材料滾彎成筒形，采用激光焊或氬弧焊對對接縫進(jìn)行焊接；根據(jù)設(shè)計(jì)好的筒體尺寸，將焊接好的三個單筒分別裝入相應(yīng)的熱脹形模具，進(jìn)行熱校形，將各個單筒成形到相應(yīng)尺寸。(2)筒體止焊劑圖形制備對各個單筒進(jìn)行表面處理，然后按照三層結(jié)構(gòu)要求對內(nèi)筒表面進(jìn)行止焊劑圖形涂敷，對于三層結(jié)構(gòu)由于要在一個芯筒內(nèi)外壁涂敷對應(yīng)的止焊劑非常困難，本專利提出了一種對芯筒和直徑較小的內(nèi)筒外壁進(jìn)行涂敷的方法解決了該問題，其表面要涂敷止焊劑，涂 敷前采用專用分度頭工裝，根據(jù)所需立筋數(shù)量進(jìn)行分度劃線，根據(jù)劃線留好立筋擴(kuò)散區(qū)。劃線完畢，采用手工覆膜、刻形和止焊劑涂敷。(3)筒體裝配按照外筒-芯筒-內(nèi)筒的順序?qū)⑷齻€單筒依次套裝，同時將芯筒的外壁上的擴(kuò)散區(qū)與內(nèi)筒的外壁上的擴(kuò)散區(qū)相對位置匹配固定，套好后先采用亞弧焊點(diǎn)焊的方式將三個單筒進(jìn)行固定，然后對裝配好的三層結(jié)構(gòu)筒兩端面進(jìn)行封焊，并留好內(nèi)層進(jìn)氣道，在進(jìn)氣道口上焊接進(jìn)氣管；(4)毛坯擴(kuò)散連接將封焊完成的三層結(jié)構(gòu)筒毛坯裝入熱等靜壓模具，放入超塑成形設(shè)備升溫，對整個筒體毛坯進(jìn)行擴(kuò)散連接，工藝條件為溫度910-920°C，擴(kuò)散壓力3Mpa ；(5)筒體超塑成形擴(kuò)散完畢后對筒體進(jìn)行無損檢測，合格后裝入超塑成形模具，放入超塑成形設(shè)備進(jìn)行超塑成形，成形工藝條件為溫度910-920°C，成形壓力1.5Mpa。成形完畢后進(jìn)行無損檢測、表面處理并切割到要求尺寸，成形過程結(jié)束。本專利技術(shù)具有的優(yōu)點(diǎn)和有益效果，本專利技術(shù)提出了一種三層結(jié)構(gòu)筒體SPF/DB工藝方法，可以實(shí)現(xiàn)筒形回轉(zhuǎn)三層結(jié)構(gòu)的制備。相比傳統(tǒng)制造工藝，采用該工藝方法制造的筒形回轉(zhuǎn)夾層結(jié)構(gòu)具有結(jié)構(gòu)重量更輕，整體性更好，尺寸精度更高，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)自由度更大等優(yōu)點(diǎn)。本專利技術(shù)通過采用新型毛坯結(jié)構(gòu)形式和制坯方法，可靠實(shí)現(xiàn)了三層結(jié)構(gòu)止焊劑涂敷、筒體定位等要求，筒體毛坯采用熱等靜壓DB和筒體SPF分步成形的方法，降低了工藝的難度和復(fù)雜性，提高了結(jié)構(gòu)靈活性。創(chuàng)新性的在筒體間加入了分隔環(huán)，避免了筒間碰撞導(dǎo)致的止焊劑脫落，實(shí)現(xiàn)了在毛坯上直接加工形成進(jìn)排氣道，不用在模具上加工氣道，降低了工裝結(jié)構(gòu)復(fù)雜性。穩(wěn)定可靠實(shí)現(xiàn)了鈦合金筒形三層結(jié)構(gòu)SPF / DB成形，提高了成形質(zhì)量和工藝穩(wěn)定性。將SPF/DB工藝方法從成形平板夾層結(jié)構(gòu)拓展到了成形筒形回轉(zhuǎn)夾層結(jié)構(gòu)，擴(kuò)大了該工藝的應(yīng)用領(lǐng)域，實(shí)現(xiàn)了較好經(jīng)濟(jì)和技術(shù)效益。附圖說明圖1是現(xiàn)有技術(shù)中蒙皮骨架鉚(焊)接筒形結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是SPF/DB三層平板構(gòu)件的基本結(jié)構(gòu)示意圖3是本專利技術(shù)工藝流程框圖；圖4筒形三層結(jié)構(gòu)毛坯示意5是采用本專利技術(shù)方法制備的三層結(jié)構(gòu)筒體結(jié)構(gòu)示意圖。具體實(shí)施例方式本專利技術(shù)提出的三層結(jié)構(gòu)筒體的成形方法流程見圖3。(I)單筒制備(1.1)制備外筒3 根據(jù)最終成形零件的外形尺寸計(jì)算外筒3下料尺寸，按該下料尺寸切割鈦合金板材，將此板材料滾彎成筒形，采用激光焊或氬弧焊對對接縫進(jìn)行焊接；(1. 2)制備芯筒4按照外筒3內(nèi)徑與芯筒4外徑之間間隙為O.的要求，計(jì)算芯筒4下料尺寸，按該下料尺寸切割鈦合金板材，將此板材料滾彎成筒形，采用激光焊或氬弧焊對對接縫進(jìn)行焊接；(1. 3)制備內(nèi)筒5按照內(nèi)筒5外徑與芯筒4內(nèi)徑之間間隙為O.的要求，計(jì)算內(nèi)筒5下料尺寸，按該下料尺寸切割鈦合金板材，將此板材料滾彎成筒形，采用激光焊或氬弧焊對對接縫進(jìn)行焊接；根據(jù)設(shè)計(jì)好的筒體尺寸，將焊接好的三個單筒分別裝入相應(yīng)的熱脹形模具，進(jìn)行熱校形，將各個單筒成形到相應(yīng)尺寸。(2)筒體止焊劑圖形制備對各個單筒進(jìn)行表面處理，然后按照三層結(jié)構(gòu)要求對內(nèi)筒5表面進(jìn)行止焊劑圖形涂敷，對于三層結(jié)構(gòu)由于要在一個芯筒4內(nèi)外壁涂敷對應(yīng)的止焊劑非常困難，本專利提出了一種對芯筒4和直徑較小的內(nèi)筒5外壁進(jìn)行涂敷的方法解決了該問題，其表面要涂敷止焊劑，涂敷前采用專用分度頭工裝，根據(jù)所需立筋數(shù)量進(jìn)行分度劃線，根據(jù)劃線留好立筋擴(kuò)散區(qū)。劃線完畢，采用手工覆膜、刻形和止焊劑涂敷。(3)多筒體裝配涂好止焊劑后，要將所有筒子進(jìn)行套接裝配，套接過程中為避免由于筒體之間碰撞摩擦導(dǎo)致涂敷的止焊劑發(fā)生脫落，并保證涂有止焊劑的兩個筒體間圖形相對位置匹配，采用專用分隔環(huán)對筒體進(jìn)行定位，保證各個單筒間的間隙均勻，互不接觸。套好后先采用亞弧焊點(diǎn)焊的方式對各個單筒進(jìn)行固定，然后對筒子兩端面進(jìn)行封焊，過程中最好采用工裝卡具進(jìn)行固定。封焊應(yīng)留好內(nèi)外層進(jìn)氣道，封焊完畢將內(nèi)外層進(jìn)氣管焊接于進(jìn)氣道口。(4)氣密性檢測整個毛坯焊好后，采用真空泵抽真空進(jìn)行氣密性檢測，確認(rèn)合格，制坯完畢。(5)毛坯擴(kuò)散連接檢測合格的毛坯裝入專用熱等靜壓模具，放入超塑成形設(shè)備升溫，對整個筒體毛坯進(jìn)行擴(kuò)散連接。為保證擴(kuò)散質(zhì)量，選取工藝條件為溫度910-920°C，擴(kuò)散壓力3Mpa。筒體自然放置，保證溫度均勻，防止筒體在擴(kuò)散過程中發(fā)生變形。(6)筒體超塑成形擴(kuò)散完畢后對筒體進(jìn)行無損檢測，合格后裝入超塑成形模具，放入超塑成形設(shè)備進(jìn)行超塑成形。成形本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種鈦合金筒形三層結(jié)構(gòu)的超塑成形/擴(kuò)散連接成形方法，其特征是，（1）單筒制備（1.1）制備外筒（3）根據(jù)最終成形零件的外形尺寸計(jì)算外筒（3）下料尺寸，按該下料尺寸切割鈦合金板材，將此板材料滾彎成筒形，采用激光焊或氬弧焊對對接縫進(jìn)行焊接；（1.2）制備芯筒（4）按照外筒（3）內(nèi)徑與芯筒（4）外徑之間間隙為0.5mm?1mm的要求，計(jì)算芯筒（4）下料尺寸，按該下料尺寸切割鈦合金板材，將此板材料滾彎成筒形，采用激光焊或氬弧焊對對接縫進(jìn)行焊接；（1.3）制備內(nèi)筒（5）按照內(nèi)筒（5）外徑與芯筒（4）內(nèi)徑之間間隙為0.5mm?1mm的要求，計(jì)算內(nèi)筒（5）下料尺寸，按該下料尺寸切割鈦合金板材，將此板材料滾彎成筒形，采用激光焊或氬弧焊對對接縫進(jìn)行焊接；根據(jù)設(shè)計(jì)好的筒體尺寸，將焊接好的三個單筒分別裝入相應(yīng)的熱脹形模具，進(jìn)行熱校形，將各個單筒成形到相應(yīng)尺寸。（2）筒體止焊劑圖形制備對各個單筒進(jìn)行表面處理，然后按照三層結(jié)構(gòu)要求對內(nèi)筒（5）表面進(jìn)行止焊劑圖形涂敷，對于三層結(jié)構(gòu)由于要在一個芯筒（4）內(nèi)外壁涂敷對應(yīng)的止焊劑非常困難，本專利提出了一種對芯筒（4）和直徑較小的內(nèi)筒（5）外壁進(jìn)行涂敷的方法解決了該問題，其表面要涂敷止焊劑，涂敷前采用專用分度頭工裝，根據(jù)所需立筋數(shù)量進(jìn)行分度劃線，根據(jù)劃線留好立筋擴(kuò)散區(qū)。劃線完畢，采用手工覆膜、刻形和止焊劑涂敷。（3）筒體裝配按照外筒（3）?芯筒（4）?內(nèi)筒（5）的順序?qū)⑷齻€單筒依次套裝，同時將芯筒（4）的外壁上的擴(kuò)散區(qū)與內(nèi)筒（5）的外壁上的擴(kuò)散區(qū)相對位置匹配固定，套好后先采用亞弧焊點(diǎn)焊的方式將三個單筒進(jìn)行固定，然后對裝配好的三層結(jié)構(gòu)筒兩端面進(jìn)行封焊，并留好內(nèi)層進(jìn)氣道，在進(jìn)氣道口上焊接進(jìn)氣管；（4）毛坯擴(kuò)散連接將封焊完成的三層結(jié)構(gòu)筒毛坯裝入熱等靜壓模具，放入超塑成形設(shè)備升溫，對整個筒體毛坯進(jìn)行擴(kuò)散連接，工藝條件為溫度910?920℃，擴(kuò)散壓力3Mpa；（5）筒體超塑成形擴(kuò)散完畢后對筒體進(jìn)行無損檢測，合格后裝入超塑成形模具，放入超塑成形設(shè)備進(jìn)行超塑成形，成形工藝條件為溫度910?920℃，成形壓力1.5Mpa。成形完畢后進(jìn)行無損檢測、表面處理并切割到要求尺寸，成形過程結(jié)束。...
【技術(shù)特征摘要】
1.一種鈦合金筒形三層結(jié)構(gòu)的超塑成形/擴(kuò)散連接成形方法，其特征是，(1)單筒制備(1.1)制備外筒(3)根據(jù)最終成形零件的外形尺寸計(jì)算外筒(3)下料尺寸，按該下料尺寸切割鈦合金板材， 將此板材料滾彎成筒形，采用激光焊或氬弧焊對對接縫進(jìn)行焊接；(1. 2)制備芯筒(4)按照外筒(3)內(nèi)徑與芯筒(4)外徑之間間隙為O.的要求，計(jì)算芯筒(4)下料尺寸，按該下料尺寸切割鈦合金板材，將此板材料滾彎成筒形，采用激光焊或氬弧焊對對接縫進(jìn)行焊接；(1. 3)制備內(nèi)筒(5)按照內(nèi)筒(5)外徑與芯筒(4)內(nèi)徑之間間隙為O.的要求，計(jì)算內(nèi)筒(5)下料尺寸，按該下料尺寸切割鈦合金板材，將此板材料滾彎成筒形，采用激光焊或氬弧焊對對接縫進(jìn)行焊接；根據(jù)設(shè)計(jì)好的筒體尺寸，將焊接好的三個單筒分別裝入相應(yīng)的熱脹形模具，進(jìn)行熱校形，將各個單筒成形到相應(yīng)尺寸。(2)筒體止焊劑圖形制備對各個單筒進(jìn)行表面處理，然后按照三層結(jié)構(gòu)要求對內(nèi)筒(5)表面進(jìn)行止焊劑圖形涂敷，對于三層結(jié)構(gòu)由于要在一個芯筒(4)內(nèi)外壁涂敷對應(yīng)的止焊劑非常困難，本...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：邵杰，許慧元，曾元松，韓秀全，
申請(專利權(quán))人：中國航空工業(yè)集團(tuán)公司北京航空制造工程研究所，
類型：發(fā)明
國別省市：
還沒有人留言評論。發(fā)表了對其他瀏覽者有用的留言會獲得科技券。