[發明專利]一種鈦合金空心構件的制造方法

有效

• 申請號: 201010109386.1
• 申請日: 2010-02-12
• 公開（公告）號: CN101786223A
• 公開（公告）日: 2010-07-28
• 發明（設計）人: 趙冰;廖金華
• 申請（專利權）人: 中國航空工業集團公司北京航空制造工程研究所
• 主分類號: B23P17/00
• 分類號: B23P17/00;B23K20/00;B23K20/22
• 代理公司: 中國航空專利中心 11008
• 代理人: 李建英

技術領域

本發明屬于鈦合成型技術，涉及一種鈦合金薄壁帶筋空心零件的制 造方法。

背景技術

超塑成形/擴散連接(SPF/DB)技術在航空航天領域需求的推動下， 獲得了很大發展，已經發展成為一種制造飛機及其發動機鈦合金結構的 成熟技術。目前采用SPF/DB技術制造鈦合金空心構件，根據板材層數 的不同，分為兩層、三層、四層空心構件等。SPF/DB工藝主要包括： 材料準備、止焊劑涂覆、口袋封焊、擴散連接及超塑成形、成形后零件 毛坯機械加工、表面處理。

但是，隨著SPF/DB技術大批量生產鈦合金構件，這種技術本身存 在的一些問題逐漸顯現出來，主要存在成形效率低、材料利用率低、變 形后壁厚分布不均勻、成形后力學性能有所下降、大面積擴散連接時容 易產生缺陷、難于成形難擴散連接材料的空心結構等不足。以制造發動 機整流葉片為例，該結構是典型的四層板結構，采用SPF/DB工藝制造。 整流葉片的邊條和內、外層板之間通過擴散的方法連接在一起，采用機 械加壓進行擴散，由于載荷不均勻，很容易導致整流葉片擴散連接的前 緣產生缺陷，導致產生廢品。在成形內層時，由于板材的變形量較大， 在進氣過程中，如果進氣速度過快，容易導致內層板被吹破，如果進氣 速度較慢，則成形時間較長，鈦合金組織會發生變化，導致性能下降， 同時采用低的成形速率，生產效率也較低。采用SPF/DB工藝制造整流 葉片，每一個工藝循環只能制造2片，連續生產，每天可以生產4片， 生產效率較低。

發明內容

本發明的目的是提出一種成形效率高、變形后壁厚分布均勻、成形 后力學性能高、擴散連接質量高的一種鈦合金空心構件的制造方法。本 發明的技術解決方案是，(一)按照空心構件的結構特征分解為蒙皮和 筋條或蒙皮帶筋條的結構形式，根據空心構件的空心部分確定內、外包 套結構形式；

(二)按照分解的結構形式加工或成形出蒙皮和筋條或蒙皮帶筋條 的結構部件；

(三)加工或成形出內包套、外包套；

(四)按照構件結構形式，將加工好的蒙皮和筋條或蒙皮帶筋條的 結構部件與內外包套組合并對內包套、外包套進行封焊和真空封裝，真 空度1.0×10^-3Pa；

(五)通過熱等靜壓的方法，實現各結構部件之間在位置實現擴散 連接；

(六)對預制結構件進行表面處理，制備出空心結構件。

所述的蒙皮和筋條結構部件采用機械加工或熱成形或超塑成形或 鍛造的方法加工。

所述的蒙皮帶筋條的結構部件采用機械加工或鍛造后機械加工的 方法加工。

內、外包套的材料是與結構件的材料相同或不同。

所述的加工或成形出內包套、外包套所選用的材料與空心結構件的 材料為不同材料時，在進行擴散連接之后，先采用機械加工或化銑的方 法去除內包套、外包套，然后再對預制結構件進行表面處理，制備出空 心結構件。

本發明具有的優點和有益效果，

采用新型氣壓成形方法制備鈦合金空心構件具有一系列優點，可以 概括如下：

1.生產效率高，一個工藝循環可以制備多個構件，效率得到提高， 焊合率＞95％以上；

2.不需要模具，大大降低了成本，縮短了生產周期；

3.可以成形多種金屬材料的復雜空心構件，可成形材料包括：高溫 合金、金屬間化合物等難擴散材料；

4.大大降低成形溫度，降低成形溫度大約70～100℃；

5.擴散質量高，可在熱等靜壓爐內成型，最高擴散壓力可以達到 200MPa；

6.可以成形多種復雜形狀的零件，例如葉片類、環形、筒形、分流 環等空心構件；

7.近凈成形，加工余量小(小于超塑成形)，節省了原材料；

8.如果采用熱等靜壓方法成形，經過了一個熱等靜壓過程，可以消 除材料內部缺陷，材料性能不下降或者下降很少；

9.壁厚分布均勻，而且可以獲得設計要求的壁厚分布；

10.不存在表面溝槽等缺陷；

11.不需要涂敷止焊劑；

12.在抽真空后充氬氣的環境中成形，表面質量高；

附圖說明

圖1是本發明蒙皮和筋條分解結構形式示意圖；

圖2是本發明蒙皮帶筋條分解結構形式示意圖；

圖3是本發明的蒙皮帶筋條的結構部件。