The invention relates to a hot isostatic pressing of powder metallurgy thin wall thickness uniformity control tool and method, especially for near net shape preparation when the wall thickness control, the forming process of thin-walled member belongs to the technical field, the thin wall refers to the wall thickness of 0.3 5mm. The thin wall structure is widely used in the missile body structure, the outer side of the engine, the nozzle and so on. The hot isostatic pressing powder metallurgy process can realize the preparation of this kind of component, but there are some problems in the practical application, such as low wall thickness uniformity and large deviation. The invention designs appropriate thickness uniformity control process, control, from the inner cavity wall shape control packet size and optimize assembly process, realizes the wall thickness of good control, to prevent the distortion of the products.
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种热等静压粉末冶金薄壁构件的壁厚均匀性控制工装及方法,特别是针对近净成形制备时的壁厚控制,属于薄壁构件的成形的工艺
,所述的薄壁是指壁厚为0.3-5mm。
技术介绍
薄壁结构件在导弹的弹体结构、航空发动机外涵、喷管等有广泛应用。为满足型号轻质化和高刚度的要求,该类构件通常设计为薄壁+筋条结构,壁厚最薄可达1mm,表面分布有纵横交错的筋条,如图1所示。由于上述特点,传统的机加工、焊接、铸造工艺难以实现该类构件的成形,存在周期长、费用高和变形量大等问题。热等静压粉末冶金工艺能够在热等静压过程中实现该类构件的整体成形,具有效率高、变形小、材料利用率高的优点,是该类构件的常用制备方法。其工艺步骤为:包套组装定位后,将粉末充填进包套型腔中(结构示意图如图2所示),随后通过热等静压工艺实现材料致密和构件的成形。目前,该技术已经在型号中广泛应用,但实际应用也暴露出壁厚控制困难,存在壁厚均匀性差的问题,具体表现为周向的局部偏薄和轴向中部的局部增厚,如图3a和图3b所示。这一问题极大影响了构件的成形质量,严重时甚至导致产品报废。壁厚均匀性问题的根源是粉末在包套型腔中难以均匀分布,其原因包括两个方面:首先是包套外壁组装定位时,由于装配误差、焊接变形所导致的型腔内局部尺寸偏小;其次是由于包套外壁在震动过程中由于刚度降低所导致的中部“鼓肚”现象,这一现象在非回转体类构件中非常明显。
技术实现思路
本专利技术的技术解决问题是:克服现有技术的不足,提供一种热等静压粉末冶金薄壁构件的壁厚均匀性控制工装及方法,用于薄壁构件的热等静压成形,该方法能够解决该类构件成形过程 ...
【技术保护点】
一种薄壁构件的壁厚均匀性控制工装,其特征在于:该控制工装包括包套内芯(1)、包套壁(2)、上端盖(3)、下端盖(4)、上限位镶块(5)、下限位镶块(6)和外支撑(7);包套内芯(1)装配在包套壁(2)的中心,在包套内芯(1)和包套壁(2)之间有上限位镶块(5)和下限位镶块(6),上限位镶块(5)和下限位镶块(6)用于使包套内芯(1)和包套壁(2)同心;外支撑(7)通过氩弧焊点焊的方式固定焊接在包套壁(2)的外表面;上端盖(3)位于上限位镶块(5)的上方,上端盖(3)与包套内芯(1)的外表面以及包套壁(2)的内表面通过焊接的方式进行连接;下端盖(4)位于下限位镶块(6)的下方,下端盖(4)与包套内芯(1)的外表面以及包套壁(2)的内表面通过焊接的方式进行连接。
【技术特征摘要】
1.一种薄壁构件的壁厚均匀性控制工装,其特征在于:该控制工装包括包套内芯(1)、包套壁(2)、上端盖(3)、下端盖(4)、上限位镶块(5)、下限位镶块(6)和外支撑(7);包套内芯(1)装配在包套壁(2)的中心,在包套内芯(1)和包套壁(2)之间有上限位镶块(5)和下限位镶块(6),上限位镶块(5)和下限位镶块(6)用于使包套内芯(1)和包套壁(2)同心;外支撑(7)通过氩弧焊点焊的方式固定焊接在包套壁(2)的外表面;上端盖(3)位于上限位镶块(5)的上方,上端盖(3)与包套内芯(1)的外表面以及包套壁(2)的内表面通过焊接的方式进行连接;下端盖(4)位于下限位镶块(6)的下方,下端盖(4)与包套内芯(1)的外表面以及包套壁(2)的内表面通过焊接的方式进行连接。2.根据权利要求1所述的一种薄壁构件的壁厚均匀性控制工装,其特征在于:所述的包套内芯(1)与包套壁(2)之间的空隙用于填充待成形粉末,包套内芯(1)与包套壁(2)之间的距离不小于待成形薄壁构件的壁厚。3.根据权利要求1所述的一种薄壁构件的壁厚均匀性控制工装,其特征在于:所述的上限位镶块(5)的最顶端距离包套内芯(1)的最顶端的距离不小于5mm,下限位镶块(6)的最底端距离包套内芯(1)的最底端的距离不小于5mm。4.根据权利要求1所述的一种薄壁构件的壁厚均匀性控制工装,其特征在于:所述的上限位镶块(5)为环状结构,上限位镶块(5)的内表面与包套内芯(1)的外表面配合,配合间隙为0~0.05mm;上限位镶块(5)的外表面与包套壁(2)的外表面配合,配合间隙为0~0.05mm;上限位镶块(5)的厚度h1不小于50mm;上限位镶块(5)的外侧下缘有倒角θ1,θ1角范围为15°~30°;倒角后的上限位镶块(5)外侧与包套壁(2)相配合部分h2的尺寸不小于40mm;上限位镶块(5)上分布有粉末填充孔,孔径不小于3mm。5.根据权利要求1所述的一种薄壁构件的壁厚均匀性控制工装,其特征在于:所述的下限位镶块(6)为环状结构,下限位镶块(6)的内表面与包套内芯(1)的外表面配合,配合间隙为0~0.05mm;下限位镶块(6)的外表面与包套壁(2)的外表面配合,配合间隙为0~0.05mm;下限位镶块(6)的厚度h3不小于50mm;下限位镶块(6)的外侧上缘有锥角θ2,θ2角范围为15°~30°;倒角后的上限位镶块(5)外侧与包套壁(2)相配合部分h4的尺寸为不小于40mm...
【专利技术属性】
技术研发人员:徐桂华,张海洋,阴中炜,
申请(专利权)人:航天材料及工艺研究所,中国运载火箭技术研究院,
类型:发明
国别省市:北京;11
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