[發明專利]一種制造TC4鈦合金錐桶形多層結構的方法

有效

• 申請號: 201710382470.2
• 申請日: 2017-05-26
• 公開（公告）號: CN107931963B
• 公開（公告）日: 2019-03-29
• 發明（設計）人: 邸偉;劉紀;李永兵;吳鋒;陳東;張臣
• 申請（專利權）人: 常州天泰航材科技有限公司;北京機科國創輕量化科學研究院有限公司
• 主分類號: B23P15/00
• 分類號: B23P15/00
• 代理公司: 大連理工大學專利中心 21200
• 代理人: 梅洪玉

本發明涉及一種TC4鈦合金錐桶形多層結構的方法，特別是涉及用超塑成形/擴散連接復合成形工藝制造TC4鈦合金多層結構錐桶形構件的方法，屬于材料加工領域。本發明通過采用改善焊袋制造方法、改變模具結構、規范工藝過程中的具體參數等方法，實現了錐桶形四層結構的超塑成形/擴散連接成形，提高了成形質量和工藝穩定性。首次實現了錐桶類零件的超塑成形/擴散連接工藝，大大降低了此類零件的成本和加工周期。

技術領域：

本發明涉及一種TC4鈦合金錐桶形多層結構的方法，特別是涉及用超塑成形/擴散連接復合成形工藝制造TC4鈦合金多層結構錐桶形構件的方法，屬于材料加工領域。

背景技術：

TC4鈦合金由于其具有比強度高、600℃下強度較高等諸多特點，被廣泛應用于航空航天領域。TC4鈦合金錐桶形多層結構多用于飛行器整流罩后端的迎風面，其基本結構有三層或四層，多采用機加工配合鉚接、焊接方式連接，構建整體性差，或采用實心結構，此類構件重量較大，難以滿足航空航天領域對減重的要求。由于制造此類構件的種種困難，如何尋找新技術制造錐桶形多層結構件成為目前急需解決的問題。

發明內容：

本發明的目的是解決目前超塑成形/擴散連接方法難以成形TC4鈦合金錐桶形多層結構的問題，提供一種制造TC4鈦合金錐桶形多層結構的方法。

一種制造TC4鈦合金錐桶形多層結構的方法實現的步驟包括：

步驟一：選取合適厚度的板料，其中內、外面板厚度略厚于芯板。

步驟二：根據錐桶尺寸計算展開坯料尺寸，并預留上、下氣道以及切割部分的尺寸余量。

步驟三：對板料進行輥彎，使之能夠彎曲成一個錐桶，并對接縫處進行焊前清理，具體方法為采用砂紙打磨接縫處，單側清理寬度應超過50mm。

步驟四：對錐桶接縫處進行拼焊，對錐桶矯形成標準的圓錐筒，并采用滲透法進行焊縫泄露檢測。

步驟五：對所有錐桶進行清洗，采用堿洗+酸洗的方法清洗板料表面的污物、油漬等，具體的堿洗液為NaHCO₃溶液，堿洗時間為10min，酸洗采用HF酸+HNO₃酸+水配成的溶液，酸洗時間為10min，然后采用99.9％的丙酮溶液清洗板料5min。

步驟六：按照預定方案在芯板表面涂覆阻焊劑，阻焊劑的涂覆位置根據超塑成形氣脹工藝具體確定。

步驟七：將芯板組裝在一起，對上下錐桶口進行氬弧焊封焊，并預留氣管口，之后將內外面板和芯板組裝在一起，對上下錐桶口進行氬弧焊封邊焊，在預設位置焊接氣管。

步驟八：將錐桶焊袋裝入模具中，連接氣管，整體放入加熱爐內。

步驟九：對氣室內部抽真空，然后通入一定量的氬氣。

步驟十：加熱至850～870℃之間，保溫20min，將氬氣從氣管內通入，令其以0.05MPa/min對面板氣室進行持續升壓，直至面板氣室壓力達到一定壓力，保溫保壓10min，繼續對氣室內通入氬氣，直至面板氣室壓力達到一定壓力，保溫保壓5min。然后將面板氣室降壓至常壓。

步驟十一：加熱至900℃～950℃，保溫10min，將氬氣從氣管內通入，令其以0.05MPa/min對芯板氣室進行持續升壓，直至芯板氣室壓力達到一定壓力，保溫保壓10min，繼續對氣室內通入氬氣，直至芯板氣室壓力達到一定壓力，保溫保壓5min。然后將芯板氣室降壓至常壓。

步驟十二：在一定溫度下將工件取出，冷卻至室溫。

附圖說明

圖1是錐桶四層結構(外廓)與錐筒四層結構(內部)示意圖

圖2是展開坯料示意圖

圖3是阻焊劑涂覆位置示意圖