[發明專利]一種薄壁復雜構件近凈成型的方法

有效

• 申請號: 201911246476.2
• 申請日: 2019-12-05
• 公開（公告）號: CN110947970B
• 公開（公告）日: 2022-03-15
• 發明（設計）人: 朱郎平;莫曉飛;孫志雨;丁賢飛;南海
• 申請（專利權）人: 中國航發北京航空材料研究院
• 主分類號: B22F3/15
• 分類號: B22F3/15
• 代理公司: 中國航空專利中心 11008
• 代理人: 陳宏林

本發明是一種薄壁復雜構件近凈成型的方法，該方法利用經特殊結構設計的金屬包套，局部薄壁結構置入鑲嵌板，其余部位采用粉末，通過熱等靜壓實現粉末的致密化，以及粉末與鑲嵌板的擴散連接，該方法解決了大型復雜板金結構件粉末熱等靜壓近凈成型工藝中，局部薄壁部位由于粉末填充難，容易出現缺肉的問題，并實現凈成型，解決了局部薄壁部位剛性差，無法加工的難題，可用于成型進氣道、艙體等復雜構件，可提高成型精度，改善結構整體性。

技術領域

本發明是一種薄壁復雜構件近凈成型的方法，屬于產品的成型技術領域。

背景技術

隨著航空航天裝備技術的發展，其零部件的設計趨向于薄壁、異形、整體化，并要求越來越高的性能、尺寸精度及表面質量，例如某1.5米長的異形曲面零件，最薄零件整體壁厚已經達到1.5mm，尺寸精度要求控制在0.1mm，這對相應的成型技術上提出了很大的挑戰，常規的鑄造及變形工藝越來越無法適應該發展趨勢。粉末熱等靜壓技術兼具鑄造和鍛造的優勢，一方面可實現復雜構件的近凈成形；另一方面，合金高度致密，無成分偏析，組織均勻細小，從而可獲得優異的性能。

對于鈦、鎳等高溫應用的結構材料，其加工難度大，加工生產的材料損耗及長的周期均會拉高零件生產成本；且對于異形薄壁的復雜零件，由于整體剛性差，加工容易引起不均勻變形，因此，對于成形該類型材料零件，凈成形及近凈成形是最有效的手段。

發明內容

本發明正是針對上述現技術狀況而設計提供了一種薄壁復雜構件近凈成型的方法，該方法將軋板結合到粉末熱等靜壓近凈成形技術中去，通過軋板來保證零件局部薄壁難加工部位的質量，通過粉末熱等靜壓來構建其余的異形復雜部位，并通過軋板與粉末之間的高溫擴散連接，獲得完整的零件。

本發明的技術解決方案如下：

該種薄壁復雜構件近凈成型的方法中，所述構件包括壁板2和設置在壁板2上的薄壁形筋板1，其特征在于：該方法首先通過加工軋制后的薄板，成型薄壁形筋板1，然后將薄壁形筋板1的一部分插裝在包套內，在包套內充填金屬粉末后通過熱等靜壓的方式成型壁板2，同時實現了薄壁形筋板1與壁板2連接。

在一種實施中，薄壁形筋板1的厚度為2mm以下。壁板2為平面、曲面或異形面。

在一種實施中，金屬粉末為球形粉，平均粒度為20～120微米。金屬粉末材料為鈦合金、鎳合金、TiAl合金、Ti2AlNb合金、Ni3Al合金。

在一種實施中，薄壁形筋板1通過軋板加工成型。薄壁形筋板1的材料為鈦合金、鎳合金、TiAl合金、Ti2AlNb合金、Ni3Al合金。

在一種實施中，熱等靜壓溫度為500～1300℃，壓力為100～180MPa，時間為2～4小時。

本發明技術方案為了實現薄壁復雜結構零件的無余量或近無余量成型，最大限度的減少加工生產的材料損耗和零件的生產成本，并解決由于薄壁結構整體剛性差，加工容易引起不均勻變形的難題，將軋板結合到粉末熱等靜壓近凈成形技術中去，利用軋板材料保證構件薄壁難加工部位的冶金質量和尺寸，通過粉末熱等靜壓保證其余異形復雜區域的冶金質量，同時實現軋板與粉末合金之間的高溫擴散連接，解決了局部薄壁部位剛性差，無法機加工成型的難題，改善夠構件的整體剛性。

附圖說明

圖1為本發明所述薄壁構件的形狀及結構示意圖

圖2為本發明所述薄壁構件的包套結構示意圖

具體實施方案

以下結合具體實施方案對本發明作進一步說明：

實施例一：