[發明專利]一種利用管材制備中空整體結構的方法

有效

• 申請號: 202110457209.0
• 申請日: 2021-04-27
• 公開（公告）號: CN113290198B
• 公開（公告）日: 2022-07-26
• 發明（設計）人: 武永;陳金陽;陳明和;謝蘭生
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: B21K1/14
• 分類號: B21K1/14
• 代理公司: 江蘇圣典律師事務所 32237
• 代理人: 陶得天

1.一種利用管材制備中空整體結構的方法，其特征在于，中空結構包括至少一層管陣，所述管陣包括若干相互平行且依次緊密排列的管子（2），所述管陣的兩側設有面板，所述面板為平面面板（4）或者空心的圓柱形薄壁面板（9），所述平面面板（4）或者圓柱形薄壁面板（9）與管陣中的若干管子（2）固定相連；所述中空結構按以下方法進行制備：

S1、坯料準備；

S1.1、通過拉拔或擠壓工藝加工得到多個管子（2）；

通過線切割或者激光切割得到平面面板（4），或者通過拉拔合擠壓得到圓柱形薄壁面板（9）；

S1.2、通過線切割或者激光切割切割得到多個閉氣端封堵塊（3），然后對一半數量的閉氣端封堵塊（3）的中心進行鉆孔，得到具有通氣小孔的通氣端封堵塊（1）；

S2、表面處理：配置鈦合金酸洗液對所有的管子（2）、面板以及通氣端封堵塊（1）、閉氣端封堵塊（3）進行酸洗，去除表面氧化膜以及雜質，酸洗時間為15分鐘；酸洗完后，用無水乙醇漂洗3-5分鐘，然后將坯料烘干；

S3、開氣道：

S3.1、在管子（2）的一側管口處裝入一個通氣端封堵塊（1），通過點焊對管子（2）與通氣端封堵塊（1）之間進行臨時固定，然后用線切割對通氣端封堵塊（1）所在的一側開設一貫穿通氣小孔的水平溝槽，得到臨時結構件一（5）；

S3.2、在管子（2）遠離通氣端封堵塊（1）的一側管口處裝入閉氣端封堵塊（3），通過點焊實現管子（2）與閉氣端封堵塊（3）之間的臨時固定，得到臨時結構件二（6）；

S4、封焊：

S4.1、將多個臨時結構件二（6）依次緊密排列，并使得多個臨時結構件二（6）中的水平溝槽依次對接；然后，對臨時結構件二（6）中通氣端封堵塊（1）與管子（2）的內壁之間、閉氣端封堵塊（3）與管子（2）的內壁、相鄰管子（2）端口外壁之間進行封焊；

S4.2、對多個依次對接的水平溝槽的槽口處進行封焊，從而在多個臨時結構件二（6）的一側形成氣道，且使氣道分別通過多個通氣小孔與多個管子（2）的內部保持連通；

S4.3、將氣道的一側堵住，并在另一側焊上與氣道保持連通的通氣管，形成臨時結構件三（7）；

或者將氣道的兩側堵住，在溝槽表面留有與氣道相通的進氣口，并在該進氣口焊上與氣道保持連通的通氣管，形成臨時結構件五（10）；

S5、檢查氣密性：將臨時結構件三（7）或者臨時結構件五（10）整體沒入水中，并經由通氣管向氣道以及多個管子中充氣，對臨時結構件三（7）或者臨時結構件五（10）的氣密性進行檢查；氣密性檢查結束后，對臨時結構件三（7）或者臨時結構件五（10）進行酸洗和無水乙醇清洗，然后烘干；

S6、合模，裝爐升溫，氣脹：

S6.1、按中空結構中管陣層數的設計要求，在模具中放入面板以及臨時結構件三（7）或者臨時結構件五（10）后，再放入一面板，進行合模；其中，臨時結構件三（7）上通氣管自模具的中模穿出，臨時結構件五（10）上通氣管自上模和下模接觸處靠近邊緣的地方通出；

當中空結構的芯部僅為一層管陣時，其芯部包括一個臨時結構件三；

當中空結構的芯部為兩層管陣時，其芯部為臨時結構件四（8），臨時結構件四（8）包括兩個臨時結構件三；

當中空結構的芯部為n層管陣時，其芯部包括n個臨時結構件三；

S6.2、將合模后的模具整體放入超塑成形設備中，通過壓力機對整個模具的上表面加壓，并保持到步驟S6全部結束；

S6.3、通過超塑成形設備對設備內部進行加熱并保溫60min；

S6.4、經由通氣管向臨時結構件三（7）或者臨時結構件五（10）的內部充氣加壓，并保壓120min；

S7、切割：保壓結束后，讓工件、模具隨設備冷卻，待模具冷卻后將其從設備中取出，進行開模，并取出工件；然后，將工件兩側的通氣端封堵塊（1）、閉氣端封堵塊（3）全部切除，得到中空結構，即中空整體結構。

2.根據權利要求1所述的一種利用管材制備中空整體結構的方法，其特征在于，步驟S6.2中通過壓力機對整個模具的上表面加載4-5MPa的壓力；步驟S6.3中對設備內部進行加熱，使溫度加熱到900℃后，保溫60min；步驟S6.4中最大進氣壓力為3MPa。