[發明專利]一種鈦合金中空筒體結構件的成形方法

有效

• 申請號: 202010067193.8
• 申請日: 2020-01-20
• 公開（公告）號: CN111151903B
• 公開（公告）日: 2022-10-25
• 發明（設計）人: 張群;劉仲權;丁銳;賀曉峰;楊小克;楊敏;王好強;趙倩倩;崔慶龍
• 申請（專利權）人: 航天海鷹（哈爾濱）鈦業有限公司
• 主分類號: B23K28/02
• 分類號: B23K28/02;B23K31/02
• 代理公司: 哈爾濱市陽光惠遠知識產權代理有限公司 23211
• 代理人: 李恩慶

1.一種鈦合金中空筒體結構件的成形方法，其特征在于：它包括如下步驟：

步驟一、按照內筒體(100)的尺寸選擇對應大小的板料，卷成圓筒形結構后套在焊接工裝上，通過激光焊對對接縫進行焊接并打磨焊縫余高，形成內筒體(100)，焊接后的內筒體(100)繼續放置在焊接工裝上；

步驟二、按照外筒體(101)的尺寸選擇對應大小的板料，并卷成圓筒形結構，同軸套設在內筒體(100)外部，通過激光穿透焊在兩個圓筒形結構之間焊接出均布的三條縱焊縫及均布的十五條環焊縫，形成連接為一體的雙層帶筋筒體，然后將其從焊接工裝上取下并打磨所有焊縫余高，其中每條環焊縫包括沿內筒體周向均布的若干焊縫段，且每相臨兩個焊縫段之間均存在間隙；

步驟三、將步驟二中的雙層帶筋筒體套在脹形工裝上，在真空熱處理爐中進行熱脹形；

步驟四、按照內蒙皮(102)與外蒙皮(103)的尺寸選擇對應大小的板料，并分別卷成圓筒形結構，通過激光焊對該步驟中兩個圓筒形結構的對接縫分別進行焊接，打磨焊縫余高，形成內蒙皮(102)與外蒙皮(103)；

步驟五、將雙層帶筋筒體和內、外蒙皮裝配至超塑成形-擴散連接工裝中并連通氣路(6)，然后放入超塑成形-擴散連接設備中，升溫并通入惰性氣體，在高溫高壓下，外筒體(101)外壁與外蒙皮(103)內壁之間發生擴散連接，內筒體(100)內壁與內蒙皮(102)外壁之間發生擴散連接，最后冷卻至室溫后，拆解工裝取出零件，最終形成中空筒體結構件，內筒體(100)與外筒體(101)之間的三條縱焊縫及十五條環焊縫即為橫縱交替的縱向加強筋(104)與周向加強筋(105)結構。

2.根據權利要求1所述的一種鈦合金中空筒體結構件的成形方法，其特征在于：步驟五中所述的超塑成形-擴散連接工裝包括上模(1)、下模(2)、內模(3)、外模(4)、緊箍(5)及若干組氣路(6)，其中外模(4)同軸套設在內模(3)外部，上模(1)及下模(2)上相對加工有兩個環形定位槽(7)，雙層帶筋筒體和內、外蒙皮同軸置于內模(3)與外模(4)之間，內模(3)與外模(4)形成的筒狀結構頂端卡設在上模(1)的環形定位槽(7)內，內模(3)與外模(4)形成的筒狀結構底端卡設在下模(2)的環形定位槽(7)內，且上模(1)和下模(2)上均加工有供氣路(6)通過的通孔，內筒體(100)與內蒙皮(102)之間上下同軸固設有兩個內環法蘭(11)，外筒體(101)與外蒙皮(103)之間上下同軸固設有兩個外環法蘭(12)，且兩個內環法蘭(11)與兩個外環法蘭(12)對應位于雙層帶筋筒體的兩端部，若干組氣路(6)分別連通至內筒體(100)與外筒體(101)之間、內筒體(100)與內蒙皮(102)之間以及外筒體(101)與外蒙皮(103)之間，所述緊箍(5)套裝在外模(4)上。

3.根據權利要求2所述的一種鈦合金中空筒體結構件的成形方法，其特征在于：氣路(6)的數量共八組，其中一組氣路(6)連通至內筒體(100)與內蒙皮(102)之間，另一組氣路(6)連通至外筒體(101)與外蒙皮(103)之間，其余六組氣路(6)連通至內筒體(100)與外筒體(101)之間且上下對稱分布。

4.根據權利要求1、2或3所述的一種鈦合金中空筒體結構件的成形方法，其特征在于：步驟一及步驟二中所采用的焊接工裝包括定位軸(8)、同軸固裝在定位軸(8)上的支撐輥(9)及沿支撐輥(9)周向均布的三組壓條(10)，其中每組壓條(10)中壓條(10)的數量為兩個，且均沿支撐輥(9)軸向布置，同一組的兩個壓條(10)之間存在間隙。

5.根據權利要求4所述的一種鈦合金中空筒體結構件的成形方法，其特征在于：每個壓條(10)均通過若干螺釘固裝在支撐輥(9)上。

6.根據權利要求1、2、3或5所述的一種鈦合金中空筒體結構件的成形方法，其特征在于：步驟三中所采用的脹形工裝，其為圓筒狀結構，其頂部加工有配裝吊耳。