[發明專利]一種內置泡沫鋁的空心點陣結構成形方法

有效

• 申請號: 202010463604.5
• 申請日: 2020-05-27
• 公開（公告）號: CN111805170B
• 公開（公告）日: 2022-05-03
• 發明（設計）人: 武永;馬嘉;陳明和;謝蘭生;吳迪鵬
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: B23P15/00
• 分類號: B23P15/00;B23Q11/10
• 代理公司: 江蘇圣典律師事務所 32237
• 代理人: 陶得天

1.一種內置泡沫鋁的空心點陣結構成形方法，其特征在于，按以下步驟進行成形：

S1、發泡原料制備：取合金，加熱至兩相區溫度后；向其中加入發泡劑，并進行攪拌，得到半固態漿料；

步驟S1具體為：取一定量的Al-7Si合金，在井式電阻爐中加熱至570～620℃后；向其中加入緩釋處理后的發泡劑，并進行機械攪拌，攪拌時間為0.5-2min，攪拌速度800-1200r/min；

S2、空心點陣原料加工：

S2.1、建立所需成形的零件模型，確定面板的長度、寬度和厚度，并確定鏤空芯板筋條寬度、長度以及筋條數量；

S2.2、取板材進行切割，加工出一個芯板和兩個面板；

S3、真空擴散焊接：將步驟S2中切割后的芯板放置于兩個面板之間，并整體送入真空擴散連接設備中進行擴散連接，得到預制坯；

S4、超塑成形：先將預制坯從擴散連接設備中取出，再進行封焊，并焊接上充氣管；最后，使得充氣管朝上，將預制坯豎直放入超塑成形模具中，并經過充氣管向預制坯中進氣加壓，得到空心點陣樣件；

S5、排氣：結束對充氣管的進氣，并經過充氣管抽出空心點陣樣件中填充的氬氣進行回收利用；

S6、澆注：排氣完成后，斷開充氣管和氣源的連接，并經過充氣管將步驟S1中得到的半固態漿料澆注進空心點陣樣件中；

S7、冷卻：待半固態漿料充滿空心點陣樣件后，使其整體進行快速冷卻，得到充滿發泡預制體的空心點陣樣件；

S8、發泡：對充滿發泡預制體的空心點陣樣件再次進行加熱，達到700-750℃，加熱時間為10-15min；此后，使其冷卻得到金屬點陣-泡沫鋁復合材料。

2.根據權利要求1所述的一種內置泡沫鋁的空心點陣結構成形方法，其特征在于，通過步驟S5使得空心點陣樣件中保持常壓狀態。

3.根據權利要求1所述的一種內置泡沫鋁的空心點陣結構成形方法，其特征在于，步驟S6具體為：將連接到氣瓶上的氣管閥關閉，打開連接到澆注漏斗的澆注閥，將步驟S1中得到的半固態漿料沿澆注漏斗、澆注管、充氣管澆注進空心點陣樣件中。

4.根據權利要求1所述的一種內置泡沫鋁的空心點陣結構成形方法，其特征在于，步驟S7具體為：待半固態漿料充滿空心點陣樣件后，使其整體進行快速冷卻，達到室溫，使得已經填充進空心點陣樣件的半固態漿液凝固成發泡預制體，得到充滿發泡預制體的空心點陣樣件。

5.根據權利要求1所述的一種內置泡沫鋁的空心點陣結構成形方法，其特征在于，步驟S3具體為：

S3.1、對芯板及面板進行表面處理，然后按照面板-芯板-面板的順序堆疊放置；

S3.2、將堆疊好的芯板和面板整體送入真空擴散連接設備中進行擴散連接，其中真空度為5.0×10^-2Pa—1.0×10^-3Pa，擴散溫度為920℃—980℃。

6.根據權利要求1所述的一種內置泡沫鋁的空心點陣結構成形方法，其特征在于，步驟S4在超塑成形模具中，可向充氣管中通入氬氣進行超塑成形；其中，超塑成形溫度為900℃—940℃，最終壓力為2—3MPa，在達到最終壓力后保壓30—60min，得到空心點陣樣件；保壓結束后，降低并維持空心點陣樣件的溫度在兩相區溫度附近。