[發明專利]一種拓撲結構壁板增材熱壓氣脹復合成形方法

有效

• 申請號: 202010614825.8
• 申請日: 2020-06-30
• 公開（公告）號: CN111744983B
• 公開（公告）日: 2022-10-14
• 發明（設計）人: 秦中環;李保永;姚為;韓維群;劉奇;劉偉;肖瑞;徐柄桐;張天麟;丁科迪
• 申請（專利權）人: 北京航星機器制造有限公司
• 主分類號: B21C37/02
• 分類號: B21C37/02;B21D22/02;B21D37/16;B21D1/00;B21D26/021;B22F10/66;B33Y40/20
• 代理公司: 北京天達知識產權代理事務所(普通合伙) 11386
• 代理人: 叢洪杰

1.一種拓撲結構壁板增材熱壓氣脹復合成形方法，其特征在于，所述拓撲結構壁板包括曲面壁板以及曲面壁板內型面上的加強筋，加強筋縱橫交替且均勻分布，形成的筋格之間為拓撲結構，加強筋部分為實心，加強筋下方無拓撲結構，曲面壁板包括內型面、拓撲部分和外型面，內型面設置有開口，每個筋格內的拓撲結構部分均設置有一個開口，使得拓撲部分所在的空間可與上模形成密閉型腔，曲面壁板的外型面為光滑曲面；所述拓撲結構壁板最厚的部位為邊緣和設置有加強筋的位置，厚度為9mm，最薄部位在加強筋之間厚度為3mm；所述加強筋寬度5mm-10mm，高度4mm～6mm，橫縱各有3條，均勻分布；所述拓撲結構壁板材料為TA15鈦合金；

所述拓撲結構壁板增材熱壓氣脹復合成形方法包括以下步驟：

步驟1.根據需要成形的拓撲結構壁板外形尺寸、加強筋位置和拓撲結構形式，確定出熱壓成形所需的拓撲結構壁板坯料的加強筋和拓撲結構位置；所述拓撲結構形式為四面體結構、金字塔結構或金剛石結構；

步驟2.根據步驟1中確定的拓撲結構壁板坯料的加強筋和拓撲結構位置通過增材制備出拓撲結構壁板坯料；所述增材方法為選區熔化法、直接熔融沉積法或電弧增材法；

步驟3.根據需要成形的拓撲結構壁板外形尺寸，制作拓撲結構壁板熱壓成形模具；對鈦合金拓撲結構壁板坯料熱壓成形模具的型腔進行縮小加工，使熱壓成形模具型腔尺寸縮小量為需要成形的拓撲結構壁板的外形尺寸的5‰；熱壓成形模具包括上模和下模，所述上模上設置有用于與外界氣源連接的通氣孔；

步驟4.將步驟3制作的熱壓成形模具加熱至熱壓成形溫度后，把步驟2制備的拓撲結構壁板坯料放于熱壓成形模具的型腔內，上模逐漸向下模運動，拓撲結構壁板坯料在熱壓成形模具型腔內逐漸變形，直至上模和下模閉合即合模完全，拓撲結構壁板坯料熱壓成形完畢；所述鈦合金拓撲結構壁板坯料熱壓成形溫度為905℃，上模向下模運動速度為3mm/s；

步驟5.步驟4熱壓成形后拓撲結構壁板坯料與上模之間形成一個密閉型腔，上模設有通氣孔，通過通氣孔將密閉型腔與外界氣源連通，向密閉型腔通氣加壓校形，使拓撲結構壁板加強筋之間的曲面部位形成光滑曲面；以0.07Mpa/min向密閉型腔通氣加壓校形，加壓校形最終的氣體壓力為2MPa，保壓10min。