[發明專利]鈦合金精密復雜結構件的連接方法

在審

• 申請號: 201811330554.2
• 申請日: 2018-11-09
• 公開（公告）號: CN109226951A
• 公開（公告）日: 2019-01-18
• 發明（設計）人: 徐海升;肖志兵;吳欽;李青艷;唐偉;熊賀芹
• 申請（專利權）人: 湖北三江航天江北機械工程有限公司
• 主分類號: B23K20/00
• 分類號: B23K20/00;B23P15/00
• 代理公司: 武漢開元知識產權代理有限公司 42104
• 代理人: 胡鎮西;張繼巍

本發明公開了一種鈦合金精密復雜結構件的連接方法，將鈦合金結構件A和鈦合金結構件B按圖樣要求進行機加工至所需尺寸?將中間層合金剪裁成與連接表面形狀一致的中間層合金單元并清理?將中間層合金單元布置在鈦合金結構件A連接表面與鈦合金結構件B連接表面之間形成預連接零件?將預連接零件放入專用裝配壓緊工裝后采用0.05～0.2MPa的壓力壓緊，放入真空爐中升溫至800～950℃、保溫80～150min。中間層鈦鋯基合金降低了連接溫度和連接壓力，有效地降低了連接過程中復雜構件與薄壁面板之間連接的熱應力，且連接接頭穩定、連接強度高、耐高溫、密封性好，解決了鈦合金精密零件的高精度、高密封性連接問題。

技術領域

本發明屬于航天結構件精密連接技術領域，具體地指一種鈦合金精密復雜結構件的連接方法。

背景技術

隨著航天技術的不斷向前發展，越來越多的新技術被應用到航天產品結構件的加工制造過程中。其中，3D打印技術以其快速成型、材料利用率高、適應復雜構件一次成型的特點，迅速在航天行業得到發展和應用。但是，3D打印技術也有一些局限性，具體表現在：打印件表面粗糙度較低、微小尺寸形位公差和傳統機械加工零件差距較大、不能滿足航天高精密部件精度要求等。鈦合金以其低密度、高強度、耐高溫等特性在航天產品中廣泛應用。將3D打印技術和傳統機械加工技術結合，并通過新型焊接方法實現特殊航天零件的制造是一種可靠途徑。解決復雜結構、3D打印精密加工結構件之間的連接問題，對于推動3D打印技術在航天產品生產制造方面的應用具有重要的現實意義。瞬時液相過渡連接(TLP)技術以其獨特的焊接可靠性、焊接接頭強度、接頭密封性等優點，特別適合航天異型、精密構件之間的連接。解決3D打印并經過精密加工的結構件的有效連接，可以極大的推動3D打印技術在航天產品的實際應用。

發明內容

本發明的目的就是要針對上述技術的不足，提供了一種高連接接頭強度、高密封性的鈦合金精密復雜結構件的連接方法。

為實現上述目的，本發明所設計的鈦合金精密復雜結構件的連接方法，包括以下步驟：

1)將鈦合金結構件A和鈦合金結構件B按圖樣要求進行機加工至所需尺寸，并將鈦合金結構件A和鈦合金結構件B的連接表面均進行清理；

2)將中間層合金剪裁成與連接表面形狀一致的中間層合金單元并清理；

3)將中間層合金單元布置在鈦合金結構件A連接表面與鈦合金結構件B連接表面之間形成預連接零件，并檢測預連接零件的周向跳動；

4)將預連接零件放入專用裝配壓緊工裝后采用0.05～0.2MPa的壓力壓緊，并將專用裝配壓緊工裝放入真空爐中，升溫至800～950℃、保溫80～150min，后隨爐冷卻獲得所需產品。

進一步地，所述步驟1)中，鈦合金結構件A和鈦合金結構件B均為3D打印的鈦合金結構件。

進一步地，所述步驟1)中，機加工后的鈦合金結構件A和鈦合金結構件B的連接表面粗糙度均不大于Ra1.6、平面度均不大于0.05，且機加工后的鈦合金結構件A和鈦合金結構件B的上下表面平行度均不大于0.05。

進一步地，所述步驟1)中，鈦合金結構件A和鈦合金結構件B的連接表面清理方法相同，具體為：

用金相砂紙平磨連接表面，平磨后用CCL₄浸泡并超聲清洗鈦合金結構件A和鈦合金結構件B。

進一步地，所述步驟2)中，中間層合金單元的厚度為0.05～0.08mm、寬度為連接表面寬度的0.7～0.8倍；

進一步地，所述步驟2)中，中間層合金為鈦鋯基合金，按重量百分比包括35～40％的Zr、10～15％的Cu、8～12％的Ni、1～5％的Co，剩余的為Ti。

進一步地，所述步驟3)中，布置過程中若有搭接位置，則搭接寬度不超過連接表面寬度的80％，且搭接位置中間層合金切割成三角形。