[發明專利]一種薄壁件內部多層筋肋粉固耦合成形裝置及方法

有效

• 申請號: 202110059170.7
• 申請日: 2021-01-18
• 公開（公告）號: CN112893849B
• 公開（公告）日: 2022-05-31
• 發明（設計）人: 郎利輝;魯彥
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: B22F7/08
• 分類號: B22F7/08;B22F3/15
• 代理公司: 北京方圓嘉禾知識產權代理有限公司 11385
• 代理人: 鄭萌萌

本發明公開了一種薄壁件內部多層筋肋粉固耦合成形裝置，包括容器，容器內設置有筋肋板和型芯，容器包括頂板、包套和底板，包套呈頂端和底端開口的筒狀，包套的頂端與頂板密封連接，包套的底端與底板密封連接，型芯用于支撐筋肋板；型芯與包套之間形成有成形腔，頂板上還設置有與成形腔連通的通孔。一種薄壁件內部多層筋肋粉固耦合成形方法，制備容器、筋肋板和型芯，向成形腔中加入粉末后，將容器整體進行升溫、抽真空，然后放入熱等靜壓爐內在高溫高壓環境下進行成形，最后去除容器和型芯。本發明能夠實現高性能帶筋肋薄壁結構的整體成形。

技術領域

本發明涉及航空器材制造技術領域，特別是涉及一種薄壁件內部多層筋肋粉固耦合成形裝置及方法。

背景技術

航空航天技術的發展對復雜薄壁粉末結構提出了越來越強烈的需求。設計方面，為了滿足苛刻的服役環境要求，且盡量降低飛行器重量，鈦合金、鋁合金、鎂合金等得到了廣泛的應用，且構件結構設計成整體高筋薄壁形狀，對性能也提出了更高要求。制備方面，大尺寸薄壁結構采用常規鑄造及鍛造方法制備難以滿足成型工藝、服役性能及降低成本的要求。因此如何整體成形高性能帶筋肋薄壁結構成為了一個關鍵技術問題。

目前成形帶筋肋薄壁件主要采用高品質合金通過鍛造變形、機加工，然后通過電子束焊接工藝進行連接，該工藝路線采用機械加工或者自由鍛的方法都會導致大量材料的浪費，且構件肥大，難以實現航空構件中對輕質量的要求，焊接導致變形量大、上下型面超差，無法滿足連接和安裝，而且抗疲勞能力較差，達不到理想力學性能，難以滿足飛機使用要求。另外還可以采用鑄造的方法，但是大型薄壁結構件在鑄造時，鑄件與鑄型之間容易發生界面反應，同時，還會出現許多常見的鑄造缺陷，這些缺陷包括氣孔、縮孔(縮松)、夾雜、裂紋、粘砂、毛刺、冷陽(流浪)、跑火、澆不足和偏析等內部和表面質量問題。這些缺陷的存在，削弱了材料的力學性能，限制了鈦合金構件在新一代航空飛行器上的應用。

發明內容

本發明的目的是提供一種薄壁件內部多層筋肋粉固耦合成形裝置及方法，以解決上述現有技術存在的問題，實現高性能帶筋肋薄壁結構的整體成形。

為實現上述目的，本發明提供了如下方案：

本發明提供了一種薄壁件內部多層筋肋粉固耦合成形裝置，包括容器，所述容器內設置有筋肋板和型芯，所述容器包括頂板、包套和底板，所述包套呈頂端和底端開口的筒狀，所述包套的頂端與所述頂板密封連接，所述包套的底端與所述底板密封連接，所述頂板的底面對應所述型芯的頂端設置有第三凹槽，所述型芯的頂端與所述第三凹槽卡合，所述底板的頂面對應所述型芯的底端設置有第二凹槽，所述型芯的底端與所述第二凹槽卡合，所述型芯用于支撐所述筋肋板；所述型芯與所述包套之間形成有成形腔，所述頂板上還設置有與所述成形腔連通的通孔。

優選的，所述型芯包括若干個依次連接的型芯模具，任意相鄰的兩個所述型芯模具之間夾設有一個所述筋肋板。

優選的，在任意相鄰的兩個所述型芯模具中，一個所述型芯模具上設置有凸臺，另一個所述型芯模具上對應所述凸臺設置有第一凹槽，所述凸臺與所述第一凹槽卡合。

優選的，所述型芯模具為三個，分別為第一型芯模具、第二型芯模具和第三型芯模具；所述通孔為兩個。

本發明還提供一種薄壁件內部多層筋肋粉固耦合成形方法，包括以下步驟：

(1)加工制備待成形的薄壁件內部的筋肋板；

(2)加工制備用于支撐所述筋肋板的型芯，所述型芯的形狀還需與待成形的薄壁件的內腔的形狀、大小一致；

(3)對所述筋肋板和所述型芯模具預先進行清洗檢查；

(4)將所述筋肋板通過凸臺凹槽結構和所述型芯中的型芯模具裝配在一起；

(5)加工制備包套，所述包套的尺寸根據待成形的薄壁件的外部尺寸確定；

(6)加工制備頂板和底板；