一种飞机框和梁的整体结构制备方法技术

本发明专利技术属于航空制造技术领域，特别涉及一种飞机框和梁的整体结构制备方法。用于解决传统飞机框和梁的应力集中以及重量过大的问题，本发明专利技术通过将飞机框和梁的整体结构划分为六部分，并分别通过热等静压方式制得六部分的结构，然后将制得的六部分的结构通过激光增材制造成形技术连接成整体。通过本方法制得的飞机框和梁的整体结构能够消除应力集中，并减轻结构重量，缩短制造周期。

【技术实现步骤摘要】
一种飞机框和梁的整体结构制备方法
本专利技术属于航空制造
，特别涉及一种飞机框和梁的整体结构制备方法。
技术介绍
传统框和梁等飞机主承力结构件一般采用锻造及机械加工而成，框和梁为单独的结构件，采用螺栓进行连接。框和梁的连接部位破坏了结构的完整性，容易出现应力集中，且不利于减重。如果采用整体设计，可以避免上述问题，但传统工艺受锻压设备及原材料尺寸规格等制约，在制造工艺上无法实现大型整体化。因此，希望有一种技术方案来克服或至少减轻现有技术的至少一个上述缺陷。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供了一种飞机框和梁的整体结构制备方法，以解决传统的飞机框和梁整体制造方法中的应力集中问题。本专利技术的技术方案是：一种飞机框和梁的整体结构制备方法，包括以下步骤：步骤1，将飞机框和梁分成六个部分；步骤2，对各六部分分别制作外包套；步骤3，在氩气保护环境下，向包套内填充钛合金气雾化粉末；步骤4，进行热等静压处理，保温保压预定时间，然后进行冷却；步骤5，去除外包套；步骤6，将钛合金形成的六个部分通过激光增材制造成形连接成整体。可选地，外包套成形方法，包括：分别将六个部分的外廓尺寸均匀增加5mm，采用厚度为2mm的低碳钢板材分别包覆在六个部分上并形成外包套。可选地，钛合金气雾化粉末的粉末颗粒度为45～250μm。可选地，热等静压处理条件为：温度在900～950℃之间、压力在120～150MPa之间。可选地，在步骤4中，预定时间设置为2～4h。可选地，在步骤6之后还包括：成形连接后进行机械加工及局部热退火处理。可选地，在步骤6中，六部分的连接部分两个端面之间的夹角设置为60°。可选地，步骤3中的钛合金气雾化粉末为TA15钛合金气雾化粉末。可选地，步骤2中制作外包套的材料选用低碳钢。可选地，步骤2中的外包套侧壁厚度设置为1.5mm。专利技术至少存在以下有益技术效果：本专利技术飞机框和梁的整体结构制备方法，通过将飞机框和梁的整体结构划分为六部分，并分别通过热等静压方式制得六部分的结构，然后将制得的六部分的结构通过激光增材制造成形技术连接成整体。通过本方法制得的飞机框和梁的整体结构能够消除应力集中，并减轻结构重量，缩短制造周期。附图说明图1是本专利技术的飞机框和梁的整体结构示意图；图2是本专利技术的飞机框和梁的整体结构六个部分示意图；图3是本专利技术的六个部分的连接部分坡口夹角示意图。其中：1-飞机梁；2-飞机框。具体实施方式为使本专利技术实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行更加详细的描述。在附图中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本专利技术，而不能理解为对本专利技术的限制。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。下面结合附图对本专利技术的实施例进行详细说明。在本专利技术的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术保护范围的限制。下面结合附图1至图3对本专利技术做进一步详细说明。本专利技术提供的飞机框和梁的整体结构制备方法中，框和梁的整体结构改变了传统的框和梁为单独的结构件采用螺栓进行连接的方式，将飞机主承力框和梁设计为一体，整体结构的外廓尺寸为2000×1220×860mm。为了达到设计的强度及重量要求，本专利技术框和梁的整体结构选用材料为TA15钛合金，TA15钛合金既能够保证结构强度，同时能够减轻结构重量。具体的，本专利技术提供的飞机框和梁的整体结构制备方法，包括以下步骤：步骤1，将飞机框和梁沿框和梁的结合处分成六个部分，包括四个飞机框1以及两个飞机梁2，分割的原则是尽量方便各部分的模具的制作，并且尽量在受力相对较小的部位进行分割。步骤2，对各六部分分别制作外包套，外包套成形的具体方法为：分别将六个部分的外廓尺寸均匀增加5mm，采用厚度为2mm的低碳钢板材分别包覆在所述六个部分上并形成外包套，外包套的侧壁厚度设置为1.5mm，采用低碳钢能够方便拆除外包套。步骤3，在氩气保护环境下，向包套内填充TA15钛合金气雾化粉末，钛合金气雾化粉末的粉末颗粒度为45～250μm。步骤4，进行热等静压处理，热等静压处理条件设置为：温度在900～950℃之间、压力在120～150MPa之间，然后保温保压2～4h，最后随炉冷却到室温。步骤5，通过机械加工的方式去除外包套，需要注意在去除外包套时要避免损伤外包套内部的TA15钛合金形成部分。步骤6，将TA15钛合金形成的六个部分通过激光增材制造成形连接成整体，在形连连接之前，连接部分的端面首先需要通过机械加工成30°坡口，连接部分两个端面之间的夹角为60°，能够方便进行激光增材制造成形。进一步，在成形连接后对整体结构进行机械加工及局部热退火处理。采用本专利技术的方法可以实现飞机框和梁的一体化设计与制造，有利于减少零件装配数量，避免连接区的应力集中，提高结构效率，实现结构减重。以上所述，仅为本专利技术的具体实施方式，但本专利技术的保护范围并不局限于此，任何熟悉本
的技术人员在本专利技术揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本专利技术的保护范围之内。因此，本专利技术的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种飞机框和梁的整体结构制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，将飞机框和梁的结构分成六个部分；步骤2，对各六部分分别制作外包套；步骤3，在氩气保护环境下，向所述外包套内填充钛合金气雾化粉末；步骤4，对所述钛合金气雾化粉末进行热等静压处理，保温保压预定时间，然后进行冷却；步骤5，去除外包套；步骤6，将钛合金形成的六个部分通过激光增材制造成形连接成整体。

【技术特征摘要】
1.一种飞机框和梁的整体结构制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，将飞机框和梁的结构分成六个部分；步骤2，对各六部分分别制作外包套；步骤3，在氩气保护环境下，向所述外包套内填充钛合金气雾化粉末；步骤4，对所述钛合金气雾化粉末进行热等静压处理，保温保压预定时间，然后进行冷却；步骤5，去除外包套；步骤6，将钛合金形成的六个部分通过激光增材制造成形连接成整体。2.根据权利要求1所述的飞机框和梁的整体结构制备方法，其特征在于，所述外包套成形方法，包括：分别将六个部分的外廓尺寸均匀增加5mm，采用厚度为2mm的低碳钢板材分别包覆在所述六个部分上并形成外包套。3.根据权利要求1所述的飞机框和梁的整体结构制备方法，其特征在于，所述钛合金气雾化粉末的粉末颗粒度为45～250μm。4.根据权利要求1所述的飞机框和梁的整体结构制备方法，其特征在于，所述热等静压处理的条件为：温度在900～95...

【专利技术属性】
技术研发人员：崔灿，王向明，吴斌，胡宗浩，邢本东，
申请(专利权)人：中国航空工业集团公司沈阳飞机设计研究所，
类型：发明
国别省市：辽宁,21