[發明專利]一種異種金屬層板的連接成形一體化的方法

在審

• 申請號: 201811233002.X
• 申請日: 2018-10-23
• 公開（公告）號: CN109435413A
• 公開（公告）日: 2019-03-08
• 發明（設計）人: 郎利輝;楊琳琳;梅寒;徐文才
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: B32B37/06
• 分類號: B32B37/06;B32B37/10;B32B38/18
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本發明提供的一種異種金屬層板的連接成形一體化的方法。該方法包括板件零件和模具的制備，連接成形前處理，零件與模具裝配方法，熱壓連接成形過程控制和后期處理等步驟。本發明提出的一種異種金屬層板的連接成形一體化的方法是在真空高溫高壓條件下，使待連接表面隨著仿形模具合模而發生彎曲成形，并經過一定時間的溫壓作用發生擴散而實現冶金連接，結合凹、凸模之間定位和限位作用，以及導向模的導向作用，實現目標結構的成形和連接，用這種方法能夠使連接和成形一體化進行，保證有效連接強度的同時實現零件的彎曲成形。

技術領域

本發明屬于異種高溫合金加工制造領域，特別是涉及異種高溫合金一次實現連接和成形的方面。

背景技術

擴散連接，是待連接表面在真空高溫高壓中條件下發生塑性變形和元素擴散而實現連接的一種方法；擴散連接具有連接強度高、焊縫組織均勻、焊縫高溫性能良好等優點。這項技術能實現零件的有效連接并最大限度保證焊縫與母材的組織均勻并是擴散區保留母材的高溫性能等，該技術的適用材料范圍和應用領域愈加廣泛。

在制備異種材料特殊結構的零件時，使用特殊形狀的零件直接連接對加工水平要求較高，連接后再成形的技術存在連接強度不易控制和連接位置不宜變形的缺點；采用3D打印技術可實現零件成形，但在不同種金屬粉末的一體化成形方面的技術水平和成本較高，且不能保證成形后連接層的質量；而采用熔焊、摩擦焊、釬焊等連接方法，雖然實現結構的連接，但是焊縫不適宜彎曲成形，影響整個構件的性能。這個連接成形一體化的方法可針對同時需要連接和成形的特殊構件，使其在高溫環境下先由仿形模具合模實現整個零件的形狀要求，再通過一定時間的溫壓作用實現有效連接；通過凹模和壓模之間定位和限位作用，以及導向模的定位作用使模具穩定合模以使零件變形均勻，實現目標結構特征和有效連接，減少機加和成形難度，使連接和成形一體化高效進行。

發明內容

本發明提供的異種金屬層板的連接成形一體化的方法，包括按順序進行的下列步驟：

1)零件準備。根據此異種金屬連接件的特征制備出原始的兩種金屬平板件。

2)模具準備。根據目標零件形狀加工出對應的凹模、和導向模和凸模：凹模上加工出配合的彎曲形面凹槽、限制凸模位移的梯形槽和限制連接板位移的凸臺；凸模上加工出配合的彎曲形面凸臺及配合凹模位移的凸臺；凹模和凸模加工出和導向模相配合的凹槽，保證模具同心裝配。

3)裝配。將凹模放平，裝配好對應的導向模，將待連接的板件配合好裝進凹模中，使用凸臺定位板件，將凸模與導向模配合好，使凸模壓在板件上，調整使壓模與導向模配合良好。

4)入爐。裝配后，將上述裝配體放進真空熱壓爐的恒溫區，使模具與爐內上壓頭同心。

5)成形和連接。抽真空使真空度達到10^-3Pa以上，升溫到1050℃；加壓使零件表面接觸并變形，合模后，在溫度1000℃壓強40MPa保溫保壓1h，隨爐冷卻至室溫后卸壓開爐，取出半成品連接體。

6)利用常規機械加工的方法去除余料，得到目標異種合金連接成形件。

7)根據所連接和成形的零件的材料及特征的不同，相應的模具凸模和凹槽配合形狀及限位凸臺的形狀位置也不同，熱壓變形和連接的工藝參數將進行相應的調整。

8)所述步驟1中,異種連接件的材料為兩種鎳基高溫合金，分別為為Intel718和Intel625，平板件的配合表面進行拋磨處理，使表面平整光滑。

9)所述步驟2中，凹模、凸模和導向模的材料為耐超高溫模具鋼材料，凹槽、凸臺的上下面采用銑床進行加工，表面進行拋磨處理，使表面平整光滑。