[發明專利]一種空心混雜結構舵翼的制造方法

有效

• 申請號: 202111067664.6
• 申請日: 2021-09-13
• 公開（公告）號: CN113798791B
• 公開（公告）日: 2022-07-26
• 發明（設計）人: 武永;吳迪鵬;陳明和
• 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
• 代理公司: 江蘇圣典律師事務所 32237
• 代理人: 王慧穎

1.一種空心混雜結構舵翼的制造方法，其特征在于，所述的方法為：

步驟一、按照成形的零件外形制造相應的預成形模具與超塑成形/擴散連接模具（3）；

步驟二、根據零件外形所受載荷，采用拓撲優化設計獲得芯板（7）的網格大小與分布情況，采用激光切割的方式獲得原始芯板與面板，采用機械加工的方式獲得預置塊（4）；

步驟三、將面板放入加熱的預成形模具中進行熱壓成形，成形完成后取出獲得預成形面板（2）；

步驟四、將芯板（7）、內面板（5）、預置塊（4）、預成形面板（2）的表面進行打磨與酸洗，再按照設計對芯板上的非焊接區域進行刻線、粘貼保護膠以及噴涂止焊劑；

步驟五、將芯板（7）、內面板（5）、預置塊（4）、預成形面板（2）按順序疊層進行裝配，然后進行四周封焊并焊接進氣管；

步驟六、將多層板料放入超塑成形/擴散連接模具（3）中，使用電阻爐對模具及多層板料加熱到指定溫度，通過壓力機對超塑成形模具加壓，保證密封性；

先向預成形面板（2）與內面板（5）之間通入氬氣，使芯板（7）與內面板（5）、芯板與芯板發生擴散連接；待擴散連接完成后，將該處氣壓降至0.3MPa，然后分別向芯板的點陣區域與多層板區域按照指定的氣壓曲線充入氬氣使其氣脹成形；待氣脹成形結束后，保持低壓背壓再進行降溫，待零件溫度冷卻至300℃后取出；

步驟七、將氣管及工藝補充面切除，根據安裝需求在預置塊指定位置打孔并安裝轉軸，獲得最終的空心混雜結構舵翼件。

2.根據權利要求1所述的一種空心混雜結構舵翼的制造方法，其特征在于，所述的步驟六中，針對鈦合金，使用電阻爐對模具及多層板料加熱到900℃~940℃，而超塑氣脹壓力需要按照加載曲線進行加載；所述的加載曲線為：第一階段，點陣區域的氣壓在60min內增加至0.8MPa，多層板結構區域的氣壓在60min內增加至2.0MPa，施加背壓0.2MPa，再持續保壓60min；第二階段，點陣區域的氣壓在150min時增加至2.0MPa，多層板結構區域的氣壓增壓至2.5MPa，背壓0.2MPa，持續保壓60min；第三階段，點陣區域和多層板結構區域的氣壓升壓至3.0MPa，背壓0.2MPa，持續保壓60min；隨后，帶壓爐冷，待600℃以下，泄壓，爐冷至300℃以下，取件。

3.根據權利要求1所述的一種空心混雜結構舵翼的制造方法，其特征在于，所述的成形的零件為內置預置塊的六層舵翼；所述的成形的零件還可以為內置預置塊的四層舵翼以及外置預置塊的四層舵翼；制備得到的三種類型的空心混雜結構舵翼分別為：內置預置塊的六層板空心混雜結構舵翼、內置預置塊的四層板空心混雜結構舵翼以及外置預置塊的四層板空心混雜結構舵翼。

4.根據權利要求3所述的一種空心混雜結構舵翼的制造方法，其特征在于，所述的三種類型的空心混雜結構舵翼的預成形模具的形式分別為：內置預置塊的六層舵翼采用預成形模具；內置預置塊的四層舵翼不但使用的預成形模具不同且增加了中間模具；外置預置塊的四層舵翼無需預成形步驟。

5.根據權利要求3所述的一種空心混雜結構舵翼的制造方法，其特征在于，所述的三種類型的空心混雜結構舵翼制備工藝中的氣壓擴散進氣順序分別為：

制備內置預置塊的六層板空心混雜結構舵翼是往外面板與內面板之間通氬氣；制備內置預置塊的四層板空心混雜結構舵翼是在點陣結構區域的模具與面板之間及四層區域的面板與芯板之間通氬氣；制備外置預置塊的四層板空心混雜結構舵翼是在模具與面板之間通氬氣。

6.根據權利要求1所述的一種空心混雜結構舵翼的制造方法，其特征在于，所述的步驟三中針對鈦合金的熱壓成形溫度為700℃~750℃，針對稀土鎂合金的熱壓成形溫度為350℃~400℃。