[發明專利]一種鈦合金支架結構整體成形方法

在審

• 申請號: 201810996552.0
• 申請日: 2018-08-29
• 公開（公告）號: CN108889958A
• 公開（公告）日: 2018-11-27
• 發明（設計）人: 郎利輝;馬丁;徐文才;季晨昊;孟凡迪
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: B22F9/14
• 分類號: B22F9/14;B22F3/093;B22F3/15;B22F5/00;C22C1/04;C22C14/00
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本發明提出了一種采用熱等靜壓技術的鈦合金支架結構整體成形方法。該方法包括外部型芯的制備、包套制備和球形粉末的選擇、熱等靜壓前處理、熱等靜壓過程控制和后期處理等步驟。本發明提出的一種鈦合金支架結構整體成形方法是在采用熱等靜壓技術對鈦合金粉末進行固結、成形時，采取包套和外部型芯配合的方式，成形鈦合金支架零件的特征。這種方法能夠完成支架結構特征成形，有效減少機加工量，提升零件的成形效率，減少表面的處理，縮短加工周期。

技術領域

本發明屬于航空航天制造領域，特別是涉及粉末熱等靜壓整體成形鈦合金支架結構的方面。

背景技術

粉末熱等靜壓技術，是一種利用密閉高壓容器內零件受到各向均等的超高壓壓力狀態進行成形的先進制造技術。這項技術憑借材料利用率高、加工效率高、可是實現少無切削、節材降耗等優點，其產品的應用領域不斷擴大，特別是在航空航天制造領域已取得運用。

在整體成形鈦合金支架結構相關零件時，若采用傳統機加工工藝，不但費時，而且材料浪費嚴重，復雜結構甚至無法制造。鑄造能成形復雜結構并提高材料利用率，但鈦和鎳等特殊材料的鑄造工藝非常復雜，制件性能難以控制；鍛造可有效提高制件性能，但需要昂貴的精密模具和大型的專用裝備，制造成本高。而采用內形模具和外形模具配合的熱等靜壓方法，成形相關鈦合金零件，可以克服以上工藝的缺點，并實現后期少加工或無加工的目的。

發明內容

本發明提供的鈦合金支架結構零件熱等靜壓整體成形方法包括按順序進行的下列步驟：

1)根據鈦合金支架結構零件的尺寸特征制備出相關模具，本發明成形的一個支架結構零件，采用外部控形模具。

2)制備成形包套，根據模具形狀和零件形狀設計加工出合理的包套，該包套采用隨形設計，根據零件外形尺寸合理設計包套尺寸，將機加工出的包套各部分焊接成整體。

3)將外部控形模具與包套焊接成整體。

4)根根據鈦合金支架結構零件的材料需求，利用等離子旋轉電極法制備出球形鈦合金粉末，并篩分出100-200目的粉末備用。

5)將上述制備好的球形鈦合金粉末通過抽氣孔3裝入包套內，并通過機械振動或者人工振動使其密實。

6)將上蓋片放置在頂板開孔處并封焊好。

7)將上述裝有粉末的包套放置在加熱爐中加熱，在高溫下利用分子泵通過抽氣孔對包套內部進行抽真空處理。

8)將上述已經抽真空的包套放置在熱等靜壓設備中，在高溫高壓下使球形鈦合金粉末固結成形，在外部模具的作用下，形成鈦合金零件的特征。

9)利用機械加工的方法去除包套與外部模具，利用常規的機加工方法加工出鈦合金零件的外部形狀，由此得到鈦合金支架結構零件。

10)外部模具的材料均為45#鋼材料。

11)所述步驟2中包套的選擇304不銹鋼。

12)所述步驟7中加熱爐的溫度為400℃，包套內部的真空度達到10^-6Pa，在包套的一定過程中不要倒置。

13)所述步驟8中熱等靜壓處理條件2小時內使熱等靜壓設備的溫度升溫到900℃，保溫時間為3小時；同時在2小時內使熱等靜壓設備的內部壓力達到130MPa，同時保壓3 小時，降溫降壓為1小時。

14)本發明提供的鈦合金支架結構整體成形方法是在熱等靜壓技術對鈦合金粉末進行固結、成形，采取外部模具控形的方式，從而達到成形零件部分特征和減少后期加工的目的。這種方法能夠大大提高鈦合金里零件結構強度，提升零件的成形效率，減少后期內表面的處理，縮短加工周期。

附圖說明