[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

本發明公開了一種空心混雜結構舵翼，屬于金屬板材的基本無切削加工或處理領域，步驟一、根據所需成形的零件模型，制造相應的模具；步驟二、根據零件外形所受載荷，通過激光切割及機械加工獲得原始板料和預置塊；步驟三、通過熱壓成形獲得預成形面板；步驟四、對零部件進行表面處理并在非擴散連接區域噴涂止焊劑；步驟五、整體裝配封焊并焊接氣管；步驟六、加熱模具及多層板料并合模；步驟七、按照指定的氣壓加載完成擴散連接及超塑成形；步驟八、獲得空心混雜結構舵翼；該方法獲得的混雜結構零件不但可以滿足輕量化設計，還具有抗爆炸沖擊、電磁屏蔽、散熱隔熱、吸聲降噪等多功能性。

技術領域

本發明屬于金屬板材的基本無切削加工或處理領域，具體是一種空心混雜結構舵翼的制造方法。

背景技術

空心結構件由于輕質高強等優點，在航空、航天、汽車、船舶等工業領域受到了廣泛的關注與應用?？招慕Y構主要包括多層板結構、蜂窩結構和點陣結構，如果將多層板結構、蜂窩結構或點陣結構等混合排布設計，可得到結構功能一體的非均勻中空結構，即空心混雜結構，該結構不但可以滿足輕量化設計，還具有抗爆炸沖擊、電磁屏蔽、散熱隔熱、吸聲降噪等多功能需求，具有良好的應用前景。目前對于耐高溫材料的空心混雜結構舵翼通常采用增材制造或超塑成形/擴散連接技術的方法進行成形，但是由于增材制造可成形材料較少，成形時間長、成本高，成形后內部質量及結構性能無法得到保證，難以得到廣泛應用。而超塑成形/擴散連接技術作為一種典型整體中空構件制造技術，具有成形質量好、設計自由度大、外形精度高、無殘余應力等優點，廣泛應用于航空航天結構件的制造，適用于空心混雜結構舵翼的制造。

考慮空心混雜結構件的裝配，需要在內部增加預置塊以安裝連接轉軸；由于空心點陣結構的強度不足以支撐和傳遞轉軸的力和扭矩，可設計成多層板結構和點陣結構的空心混雜結構。由于多層板結構與點陣結構的超塑成形/擴散連接工藝存在顯著差異，使得空心混雜結構舵翼的成形工藝更加復雜，至今還未曾報道過耐高溫材料的空心混雜結構舵翼制造方法。

發明內容

本發明針對空心混雜結構舵翼的成形，公開了一種空心混雜結構舵翼制造方法，該方法是實現空心混雜結構舵翼整體快速制造方法，本發明是方法是首次報道。

本發明是這樣實現的：

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；

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；

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；

步驟四、將芯、內面板、預置塊、預成形面板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、內面板、預置塊、預成形面板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；

先向預成形面板與內面板之間通入氬氣，使芯板與內面板、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。