[發明專利]一種曲腹板面鈦合金超塑成形-擴散連接坯料制備方法

在審

• 申請號: 202110483128.8
• 申請日: 2021-04-30
• 公開（公告）號: CN113333935A
• 公開（公告）日: 2021-09-03
• 發明（設計）人: 任廣義;王宇盛;王曉康;王高明;王建國;王軍
• 申請（專利權）人: 成都飛機工業（集團）有限責任公司
• 主分類號: B23K20/02
• 分類號: B23K20/02;B23K20/18;B23K20/24;B23K20/26;B21D37/10
• 代理公司: 成都君合集專利代理事務所(普通合伙) 51228
• 代理人: 何巍

本發明公開了一種曲腹板面鈦合金超塑成形?擴散連接坯料制備方法，所述坯料為包含n層的鈦合金板料，n≥2，包括以下步驟：S1：設計成型零件的工藝模型；S2：根據設計成型零件的工藝模型，準備制備坯料的成型裝置；S3：通過制備坯料的成型裝置，制備整體坯料，且坯料整體上、下表面均勻涂覆止焊劑。本發明通過預成形熱壓模分別成形出零件腹板面形狀，并在坯料間貼合面上涂覆止焊劑，后續超塑成形/擴散連接成形前涂覆止焊劑區域不參與材料流動，提高了止焊劑涂覆精度，劃線樣板僅用于劃線，不直接參與阻焊劑涂覆，樣板磨損小且操作方便，滿足零件高質量成形需求，適宜廣泛推廣應用。

技術領域

本發明涉及鈦合金超塑成形/擴散連接技術領域，具體是指一種曲腹板面鈦合金超塑成形-擴散連接坯料制備方法。

背景技術

采用鈦合金超塑成形/擴散連接工藝可以制造復雜外形曲面、加強內筋的多層空心結構，與傳統制造工藝制造的零件相比該工藝具有結構重量輕、整體性好、質量高的優點，大大提高了構件的設計自由度及結構效率，已在航空、航天領域廣泛應用。

超塑成形/擴散連接零件為多層板料結構件。制備坯料時，除成形過程中接觸超速成形/擴散連接模具的上、下表面涂覆止焊劑（或稱隔離劑）外，板料貼合面也需有選擇性對部分區域的涂覆止焊劑。多層結構板料貼合面涂覆止焊劑的區域，成形時在內部所通氣體壓力作用下貼向超塑成形/擴散連接模具型面，形成空心構件，即為超塑成形；相應的，未涂覆止焊劑的區域，在高溫下受壓，板料間接觸面緊貼產生原子間相互擴散粘接在一起，即為擴散連接。為了提高零件成形質量，鈦合金坯料貼合面間止焊劑的涂覆位置精度十分關鍵。

現有技術多借助于簡易樣板進行坯料貼合面止焊劑涂覆，能滿足平腹板面鈦合金（如圖1、圖2所示）的成形需求。成形曲腹板面鈦合金時，多先將零件接觸面展開，將超塑成形區域及連接區域展開至平面狀態，再借助建議簡易樣板進行止焊劑涂覆。例如，張樹勇等于2020年發表于期刊《飛機設計》的文獻《大型鈦合金超塑成形/擴散連接整體壁板制造技術》，其中2.4節、2.5節提供了一種曲腹板面鈦合金零件涂覆方法。其涂覆過程主要包含以下兩步：1）利用PAM-Stamp 軟件對零件進行展開，并以展開的零件為依據，設計涂覆樣板。2）用毛筆按涂覆樣板位置將止焊劑均勻涂覆在待超塑成形區域。

該方法不需要預成形模具，坯料制備成本低、周期短，效果顯著。上述文獻中止焊劑涂覆精度主要取決于零件展開精度。然而，對于曲腹板面零件成形時由“平”到“曲”涉及材料流動變形復雜，零件展開精度很難得到保證，難以滿足止焊劑高精度涂覆要求。坯料制備不理想會導致成形后零件超塑成形區域、擴散連接區域與產品理論狀態有較大差異，造成零件超差甚至報廢。

發明內容

本發明的目的在于提供一種能提高了止焊劑涂覆精度、板磨損小且操作方便、滿足零件高質量成形需求的曲腹板面鈦合金超塑成形-擴散連接坯料制備方法。

本發明通過下述技術方案實現：一種曲腹板面鈦合金超塑成形-擴散連接坯料制備方法，所述坯料為包含n層的鈦合金板料，n≥2，包括以下步驟：

S1：設計成型零件的工藝模型；

S2：根據設計成型零件的工藝模型，準備制備坯料的成型裝置；

S3：通過制備坯料的成型裝置，制備整體坯料，且坯料整體上、下表面均勻涂覆止焊劑。

為更好的實現本發明的方法，進一步地，所述步驟S1中，設計的成型零件工藝模型包含余量線（1）、用于超塑成形/擴散連接時坯料定位的定位孔（2）、超塑成形區域與擴散連接區域分界線（3）。

為更好的實現本發明的方法，進一步地，所述余量線為零件外形線外延伸50~80mm的閉合曲線；所述定位孔位于余量線外10~20mm處，定位孔的直徑為5~10mm，且定位孔為兩處，呈軸對稱設置。

為更好的實現本發明的方法，進一步地，所述步驟S2中，制備坯料的成型裝置包括在熱壓成形設備上使用的曲腹板面預成形熱壓模，以及第（n-1）套劃線樣板。