一种飞机钛合金框梁类零件制造方法技术

本发明专利技术公开了一种飞机钛合金框梁类零件制造方法，包括：对初始钛合金型材进行电热拉弯，获得达到曲率半径要求的弯曲钛合金型材；将焊接块以一定频率在弯曲钛合金型材上的预焊接部位做曲线往复摩擦运动，在摩擦运动持续一定时间后，将焊接块焊接在弯曲钛合金型材的腹板或/及底板上；铣切弯曲钛合金型材与焊接块的焊接飞边，并根据制造飞机钛合金框梁类零件的尺寸要求，铣切弯曲钛合金型材与焊接块，获得符合尺寸要求的钛合金零件。在零件加工时，电热拉弯和往复摩擦焊接的步骤可以调换顺序，这种方法也可实现钛合金框梁类零件的制造。通过本发明专利技术的飞机钛合金框梁类零件制造方法提高了材料利用率，减低工艺成本同时提高了加工效率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及金属成形领域，主要涉及一种飞机钛合金框梁类零件制造方法。
技术介绍
近现代飞机机体仍以半硬壳式结构为主，主要由曲面外形的飞机蒙皮(薄蒙皮、变厚度蒙皮、带筋整体壁板等)、纵横骨架(长桁和隔框等)组成。而隔框类零件是飞机骨架结构的重要形式，其特征为外形具有曲率特征要求并且局部具有肋、筋等特征结构。这些承力框架构件，其成形质量直接关系到飞机的装配精度、整机气动外形、使用寿命，成为影响飞机研制及保证飞机整体服役性能的技术关键，也是影响飞机制造周期、成本和效益的主要因素之一。近年来，碳纤维增强复材(Carbon Fiber Reinforced Polymer/Plastic，CFRP)机身成为先进民用飞机机身结构主要方案之一，如波音787和空客A350XWB采用全复合材料机身。由于钛合金材料与复合材料具有良好的电势相容性及钛合金材料本身优异的耐冲击性，钛合金框梁类零件在民机中的应用日益广泛。钛合金框梁类零件成为复材机身承力构件的主要结构，用于机身承力框梁长桁、中央翼盒、主起落架齿轮机构支架、以及舱门框。钛合金框类零件的传统加工制造方法为钛合金锻造制坯，然后采用数控机械加工方法获得局部肋、筋等特征结构。钛合金锻件需要依据零件外形单独进行设计及制造，一般不像钛合金板材、型材、管材等在市场上供应。钛合金锻造或模锻需要大型专用设备，大型毛坯锻造或小型模锻件需要几千吨压力液压机，而大型模锻件则需要几万吨的超大型液压机。钛合金锻造需要经历严格的热工艺流程以保证综合力学性能。为保证终零件尺寸精度，往往锻件预留大幅余量，机械加工后导致材料浪费严重。综上所述，现有的钛合金零件制造中，至少存在以下问题：1、由于锻造后的坯料预留大量余量，材料机械加工去除量大，材料利用率低；2、需要锻造与机械加工两大主流程工艺，制造周期长；3、锻造工艺能够获得良好的机械性能，但机械加工过程中人为的破坏了锻造工艺形成的织构及流线，进而降低构件服役性能。
技术实现思路
针对现有技术中钛合金框梁类零件成本高且工艺周期长等问题，本专利技术提出将钛合金型材电热拉弯成形与线性摩擦焊技术结合的一体化制造技术制造钛合金框梁类零件。本专利技术是一种创新性的近净成形技术(近净成形技术是指零件成形后，仅需少量加工或不再加工，就可用作机械构件的成形技术)，两者结合能够解决飞机框梁类零件采用锻造机加工艺材料利用率低等问题。为达到上述目的，本专利技术提出了一种飞机钛合金框梁类零件制造方法，包括：步骤1，对初始钛合金型材进行电热拉弯，获得达到曲率半径要求的弯曲钛合金型材；步骤2，将焊接块以一定频率在所述弯曲钛合金型材上的预焊接部位做曲线往复摩擦运动，在摩擦运动持续一定时间后，将所述焊接块焊接在弯曲钛合金型材的腹板或/及底板上；步骤3，铣切所述弯曲钛合金型材与焊接块的焊接飞边，并根据制造飞机钛合金框梁类零件的尺寸要求，铣切所述弯曲钛合金型材与焊接块，获得符合所述尺寸要求的钛合金零件。为达到上述目的，本专利技术提出了一种飞机钛合金框梁类零件制造方法，包括：步骤1’，将焊接块以一定频率在初始钛合金型材上的预焊接部位做直线往复摩擦运动，在摩擦运动持续一定时间后，将所述焊接块焊接在初始钛合金型材的腹板或/及底板上；步骤2’，铣切所述初始钛合金型材与焊接块的焊接飞边；步骤3’，对焊接了所述焊接块的初始钛合金型材进行电热拉弯，获得达到曲率半径要求的焊接了焊接块的弯曲钛合金型材；步骤4’，根据制造飞机钛合金框梁类零件的尺寸要求，铣切所述弯曲钛合金型材与焊接块，获得符合所述尺寸要求的钛合金零件。通过本专利技术的本专利技术的飞机钛合金框梁类零件制造方法提高了材料利用率，减低工艺成本同时提高了加工效率。附图说明此处所说明的附图用来提供对本专利技术的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本专利技术的限定。在附图中：图1为本专利技术一实施例的飞机钛合金框梁类零件制造方法流程图。图2为图1中步骤1的具体方法流程图。图3为本专利技术另一实施例的飞机钛合金框梁类零件制造方法流程图。图4为图3中步骤3’的具体方法流程图。图5A至图5D为本专利技术一具体实施例的L形钛合金零件制造的流程示意图。图6A至图6E为本专利技术一具体实施例的U形钛合金零件制造的流程示意图。图7为本专利技术一具体实施例的线性摩擦焊的部分结构示意图。图8A为本专利技术一具体实施例对L形钛合金型材施加顶锻力的示意图。图8B为本专利技术一具体实施例对U形钛合金型材施加顶锻力的示意图。具体实施方式以下配合图式及本专利技术的实施例，进一步阐述本专利技术为达成预定专利技术目的所采取的技术手段。图1为本专利技术一实施例的钛合金框梁类零件制造方法流程图。如图1所示，该方法包括：步骤1，对初始钛合金型材进行电热拉弯，获得达到曲率半径要求的弯曲钛合金型材；步骤2，将焊接块以一定频率在弯曲钛合金型材上的预焊接部位做曲线往复摩擦运动，在摩擦运动持续一定时间后，将焊接块焊接在弯曲钛合金型材的腹板或/及底板上；步骤3，铣切弯曲钛合金型材与焊接块的焊接飞边，并根据制造飞机钛合金框梁类零件的尺寸要求，铣切弯曲钛合金型材与焊接块，获得符合尺寸要求的钛合金零件。在本实施例中，如图2所示，为图1中步骤1的详细步骤流程，包括：步骤11，利用数控拉弯机的夹钳夹住初始钛合金型材的两端，设定工作电流，对初始钛合金型材加热；步骤12，当温度达到要求后，根据钛合金零件的曲率半径要求，利用数控拉弯机的夹钳对初始钛合金型材进行拉弯，获得达到曲率半径要求的弯曲钛合金型材。在本实施例中，步骤2包括：利用线性摩擦焊装置，将焊接块以一定频率在弯曲钛合金型材上的预焊接部位做曲线往复摩擦运动，在摩擦运动持续一定时间后，将焊接块焊接在弯曲钛合金型材的腹板或/及底板上。在本实施例中，步骤3包括：利用数控机床，铣切弯曲钛合金型材与焊接块的焊接飞边，并根据制造飞机钛合金框梁类零件的尺寸要求，铣切弯曲钛合金型材与焊接块，获得符合尺寸要求的钛合金零件。本实施例的飞机钛合金框梁类零件制造方法所利用的初始钛合金型材可为U形、V形或L形钛合金型材。相对于前述步骤的顺序，本专利技术还有另一实施例，在步骤顺序上有所不同，但是采用的初始钛合金型材和所获得的钛合金零件是相同的。图3为本专利技术一实施例的飞机钛合金框梁类零件制造方法流程图。如图3所示，该方法包括：步骤1’，将焊接块以一定频率在初始钛合金型材上的预焊接部位做直线往复摩擦运动，在摩擦运动持续一定本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种飞机钛合金框梁类零件制造方法，其特征在于，包括：步骤1，对初始钛合金型材进行电热拉弯，获得达到曲率半径要求的弯曲钛合金型材；步骤2，将焊接块以一定频率在所述弯曲钛合金型材上的预焊接部位做曲线往复摩擦运动，在摩擦运动持续一定时间后，将所述焊接块焊接在弯曲钛合金型材的腹板或/及底板上；步骤3，铣切所述弯曲钛合金型材与焊接块的焊接飞边，并根据制造飞机钛合金框梁类零件的尺寸要求，铣切所述弯曲钛合金型材与焊接块，获得符合所述尺寸要求的钛合金零件。

【技术特征摘要】
1.一种飞机钛合金框梁类零件制造方法，其特征在于，包括：
步骤1，对初始钛合金型材进行电热拉弯，获得达到曲率半径要求的弯曲钛合金
型材；
步骤2，将焊接块以一定频率在所述弯曲钛合金型材上的预焊接部位做曲线往复
摩擦运动，在摩擦运动持续一定时间后，将所述焊接块焊接在弯曲钛合金型材的腹板
或/及底板上；
步骤3，铣切所述弯曲钛合金型材与焊接块的焊接飞边，并根据制造飞机钛合金
框梁类零件的尺寸要求，铣切所述弯曲钛合金型材与焊接块，获得符合所述尺寸要求
的钛合金零件。
2.根据权利要求1所述的飞机钛合金框梁类零件制造方法，其特征在于，所述
步骤1包括：
步骤11，利用数控拉弯机的夹钳夹住所述初始钛合金型材的两端，设定工作电
流，对所述初始钛合金型材加热；
步骤12，当温度达到要求后，根据钛合金零件的曲率半径要求，利用所述数控
拉弯机的夹钳对所述初始钛合金型材进行拉弯，获得达到曲率半径要求的弯曲钛合金
型材。
3.根据权利要求1所述的飞机钛合金框梁类零件制造方法，其特征在于，所述
步骤2包括：
利用线性摩擦焊装置，将焊接块以一定频率在所述弯曲钛合金型材上的预焊接部
位做曲线往复摩擦运动，在摩擦运动持续一定时间后，将所述焊接块焊接在弯曲钛合
金型材的腹板或/及底板上。
4.根据权利要求1所述的飞机钛合金框梁类零件制造方法，其特征在于，所述
步骤3包括：利用数控机床，铣切所述弯曲钛合金型材与焊接块的焊接飞边，并根据
制造飞机钛合金框梁类零件的尺寸要求，铣切所述弯曲钛合金型材与焊接块，获得符
合所述尺寸要求的钛合金零件。
5.根据权利要求1所述的飞机钛合金框梁类零件制造方法，其特征在于，所述
初始钛合金型材为U形、V形或L形钛合金型材。
6.一种飞机钛合金框梁类零件制造方法，其特征在于，包括：
步骤1’...

【专利技术属性】
技术研发人员：李志强，刘宝胜，吴为，张田仓，
申请(专利权)人：中国航空工业集团公司北京航空制造工程研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11