[發明專利]一種含實體結構的四層薄壁網格零件及其超塑成形/擴散連接方法

有效

• 申請號: 201711167673.6
• 申請日: 2017-11-21
• 公開（公告）號: CN107962099B
• 公開（公告）日: 2019-04-30
• 發明（設計）人: 高鵬;陰中煒;微石
• 申請（專利權）人: 航天材料及工藝研究所;中國運載火箭技術研究院
• 主分類號: B21D26/021
• 分類號: B21D26/021;B21D26/031;B21D37/16
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 張麗娜

本發明涉及一種含實體結構的四層薄壁網格零件的超塑成形/擴散連接方法，屬于金屬材料成形技術領域。本發明的方法在超塑成形/擴散連接前，實現了在過程中實體預埋塊的嵌入，通過后續的超塑成形/擴散連接完成了在一個工藝過程中薄板結構與嵌入式實體預埋塊一體化成形，最終零件整體性好。超塑成形/擴散連接工藝成形四層結構的薄壁網格零件可應用于制造航天飛行器舵翼類零件的制造，滿足結構的減重需求。

技術領域

本發明涉及一種含實體結構的四層薄壁網格零件及其超塑成形/擴散連接方法，特別是涉及一種帶預置實體預埋塊結構的超塑成形/擴散連接工藝，即一種薄壁空心結構結合實體結構的復合制造方法，屬于金屬材料成形技術領域。所述的含實體結構的四層薄壁網格零件的材料均為金屬，含實體結構的四層薄壁網格零件的毛坯包括兩層面板和兩層芯板，兩層芯板位于兩層面板之間，實體結構件位于面板和芯板之間。

背景技術

超塑成形/擴散連接工藝通常應用于金屬板材的成形，依靠這種工藝可以成形四層結構的薄壁網格零件，這種結構具有薄壁、輕質的優點，可應用于飛行器舵翼類零件的制造，滿足結構的減重需求。

超塑成形/擴散連接工藝是高溫下在零件模具型腔內，使用氣壓對四層金屬板材坯料進行超塑成形和局部擴散連接來實現的。

但由于大多數零件存在與其他結構的連接需求，針對薄壁空心的超塑成形/擴散連接零件需要局部采用實體結構以滿足連接強度要求。如果采用先采用超塑成形/擴散連接成形薄壁空心零件，再采用焊接、鉚接或螺接的方式將其與實體部分實現連接，組合零件整體性較差，結構剛度較低，連接處易成為強度薄弱區。

發明內容

本發明的技術解決問題是：克服現有技術的不足，提出一種含實體結構的四層薄壁網格零件及其超塑成形/擴散連接方法，該方法將薄壁空心結構與實體結構相結合，成形出同時具有兩種結構的零件，采用超塑成形/擴散連接工藝實現產品的整體復合制造。

本發明的技術解決方案是：

一種含實體結構的四層薄壁網格零件，該零件為一體成型，該零件包括上面板、下面板、上芯板、下芯板和實體結構件，從上到下依次為：上面板、上芯板、下芯板和下面板，實體結構件位于上面板、上芯板之間和/或實體結構件位于下面板、下芯板之間。

所述的含實體結構的四層薄壁網格零件的材料為金屬。

一種含實體結構的四層薄壁網格零件的超塑成形/擴散連接方法，該方法的步驟包括：

(1)原材料及成形陰模的準備：原材料包括兩層面板、兩層芯板和實體結構件，成形陰模的型腔為待成形網格零件的外形；

(2)兩層面板的成形：將兩層面板放置到成形陰模中，且兩層面板上下放置，然后對兩層面板及成形陰模進行加熱至原材料的超塑成形溫度，而后對兩層面板之間進行充氣，使兩層面板上下貼合成形陰模型腔，降溫至室溫，取出成形后的兩層面板，完成兩層面板的成形；

(3)芯板的預處理：將芯板不需要擴散連接的位置涂覆阻焊劑；

(4)待成形網格零件的結構放置：將步驟(3)預處理后的兩層芯板上下放置，使阻焊劑處于兩層芯板之間；然后放置到步驟(2)成形后的兩層面板之間，最后再將實體結構件放置在面板和芯板之間，得到組合件，再將組合件放置到成形陰模型腔中；

(5)芯板的擴散連接：將組合件及成形陰模進行加熱至原材料的超塑成形/擴散連接溫度，對面板及芯板之間充氣，使芯板的需要擴散連接位置完成擴散連接；

(6)機械加壓擴散連接：保持溫度不變，利用超塑成形設備進行機械加壓，使面板、實體結構件、芯板三者之間的接觸面完成擴散連接；