一种轻量化弹翼超塑成形的制造方法技术

本发明专利技术提出了一种轻量化弹翼超塑成形的制造方法，属于超塑成形领域。解决了芯板撕裂、过度减薄，外蒙皮平整度低、易出现阶差、沟槽等问题，本发明专利技术提出一种轻量化弹翼超塑成形的制造方法，包括两层芯板成形工艺步骤：下料

【技术实现步骤摘要】
一种轻量化弹翼超塑成形的制造方法


[0001]本专利技术属于超塑成形
，特别是涉及一种轻量化弹翼超塑成形的制造方法。

技术介绍

[0002]原有工艺方法采用双侧蒙皮与芯板超塑成形/扩散连接，双侧蒙皮在芯板上处于对称位置，四层板材直接扩散连接/超塑成形，工艺步骤为：下料
→
酸洗
→
涂保护胶、涂阻焊剂、封焊
→
扩散连接
→
超塑成形
→
机加工外形。这种工艺易出现芯板撕裂、过度减薄，外蒙皮平整度低、易出现阶差、沟槽等问题。

技术实现思路

[0003]有鉴于此，为了解决芯板撕裂、过度减薄，外蒙皮平整度低、易出现阶差、沟槽等问题，本专利技术提出一种轻量化弹翼超塑成形的制造方法，适用于钛合金四层结构超塑成形/扩散连接，得到外蒙皮表面平整度高、无阶差、无沟槽，芯板R角无细颈、无撕裂，降低芯板过度减薄问题。
[0004]为实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：一种轻量化弹翼超塑成形的制造方法，具体包括以下步骤：
[0005](1)、两层芯板成形工艺步骤：下料
→
酸洗
→
涂保护胶、涂阻焊剂、封焊
→
扩散连接
→
超塑成形
→
机加工外形；
[0006](2)、弹翼外蒙皮成形工艺步骤：下料
→
热成形
→
机加工外形；
[0007](3)、弹翼芯板与外蒙皮成形工艺步骤：酸洗r/>→
封焊
→
扩散连接
→
机加工外形。
[0008]更进一步的，步骤(1)两层芯板成形工艺的具体方法为：
[0009]S1、采用酸洗或碱洗的方式去除原材料表面氧化膜，并用酒精或丙酮清洁表面残留的酸碱或油污；
[0010]S2、按照设计型腔尺寸，在芯板表面涂抹保护胶和阻焊剂；
[0011]S3、在芯板A和芯板B对应放置，芯板四周采用手工氩弧焊进行封边焊接，在芯板通气槽位置焊接通气管；
[0012]S4、将芯板放入扩散连接专用工装内，进行芯板A和芯板B的扩散连接；
[0013]S5、将扩散连接后的芯板装入超塑成形工装内，芯板管路与超塑成型机管路连接，进行超塑成形。
[0014]更进一步的，步骤S2中，涂保护胶和阻焊剂的方法具体为：
[0015]①
、芯板整体刷涂保护胶；
[0016]②
、在芯板上通过划线标识出非扩散区域、通气槽，使用刻刀将非扩散区域、通气槽内部保护胶去除并均匀喷涂阻焊剂；
[0017]③
、去除芯板上其余保护胶。
[0018]更进一步的，步骤S4中，芯板A和芯板B的扩散连接的方法具体为：
[0019]①
、清理工装内表面，保证工装表面清洁无杂物，工装上下模均匀喷涂止焊剂；
[0020]②
、将工装安装于超塑成型机工作台上并固定，将芯板放入工装内部，芯板管路与设备管路进行连接，先对芯板进行抽真空，待真空度达到要求后，按最佳工艺温度对工装进行升温；
[0021]③
、进行扩散连接。
[0022]更进一步的，步骤S5中，超塑成型的方法具体为：
[0023]①
、设计符合弹翼外形面的超塑成形工装一套，使两层芯板在超塑成形后，外形尺寸符合要求；
[0024]②
、将工装安装于超塑成型机工作台上并固定，将芯板放入工装内部，芯板管路、工装管路与设备管路进行连接，先对芯板、工装进行抽真空，待真空度达到要求后，按最佳工艺温度对工装进行升温；
[0025]③
、在达到最佳工艺温度后，对芯板内部冲氩气并维持一定压力(2.0MPa)；
[0026]④
、超塑成形结束；
[0027]⑤
、采用机加工方式对超塑成形后芯板外轮廓进行机加工，留最小余量。
[0028]更进一步的，步骤(2)弹翼外蒙皮热成形工艺的具体步骤为：
[0029]S1、设计弹翼外蒙皮热成形工装；
[0030]S2、按现有热成形工艺对外蒙皮进行热成形；
[0031]S3、采用机加工方式对外蒙皮轮廓进行机加工，留最小余量，外蒙皮轮廓尺寸与芯板机加工后的外形尺寸保持一致。
[0032]更进一步的，步骤(3)弹翼芯板与外蒙皮成形工艺步骤的具体步骤为：
[0033]S1、设计扩散连接工装；
[0034]S2、将芯板与外蒙皮氩弧焊封边固定，芯板、外蒙皮、工装分别焊接通气管；
[0035]S3、将芯板、外蒙皮装入工装内部固定并放入超塑成型机上，管路与设备管路连接，芯板内部通氩气并维持压力，外蒙皮与芯板管路抽真空或充氩气；
[0036]S4、将工装按最佳工艺参数进行升温并扩散连接；
[0037]S5、采用机加工方法，对成形后零件进行加工，达到最终零件形态；
[0038]S6、采用无损检测或力学性能测试，对成形件质量进行评价。
[0039]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
[0040](1)本专利技术采用超塑成形/扩散连接技术，超塑成形/扩散连接技术是一种推动现代航空航天结构设计概念发展和突破传统钣金成形方法的先进制造技术，同时也是低成本、高效益、近无余量的成形技术，可用于制造多层空心的轻量化结构，从而达到降低结构重量提高结构完整性和承载效率的目的。
[0041](2)本专利技术先进行芯板扩散连接/超塑成形，晶格内部受气体压力的作用更加充分，R角充盈、板材均匀减薄，晶格与晶格间无间隙，减少芯板超塑R角撕裂，提高圆角填充充盈，降低芯板过度减薄的问题。
[0042](3)本专利技术芯板与外蒙皮扩散连接，只发生扩散连接，芯板晶格变形量小，不会造成芯板二次变形，解决了外蒙皮平整度低、易出现阶差、沟槽的问题。
附图说明
[0043]构成本专利技术的一部分的附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。在附图中：
[0044]图1为本专利技术所述的轻量化弹翼超塑成形的制造方法的示意图；
[0045]图2为外蒙皮阶差、沟槽产生的过程示意图；其中(a)表示芯板与面板扩散连接，芯板与面板间受抽真空的作用力；(b)表示在扩散连接过程中，芯板各晶格间隙与面板间易形成气体淤积；(c)表示由于气体压力的作用，面板外表面易出现阶差、沟槽。
[0046]图3为芯板过度减薄、撕裂示意图；其中(a)表示芯板在超塑成形的过程中，芯板在受内部气体压力的作用下，与面板进行扩散连接；(b)表示芯板与面板首先接触区域进行扩散连接后，芯板持续受内部气体压力的作用下继续变形会导致过度减薄、撕裂；(c)表示持续受到内部气体压力作用，芯板各晶格出现过度减薄等现象。
[0047]图4为芯板扩散连接/超塑成形的示意图；其中(a)表示对芯板A和芯板B 之间进行抽真空，对本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种轻量化弹翼超塑成形的制造方法，其特征在于：具体包括以下步骤：(1)、两层芯板成形工艺步骤：下料
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酸洗
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涂保护胶、涂阻焊剂、封焊
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扩散连接
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超塑成形
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机加工外形；(2)、弹翼外蒙皮成形工艺步骤：下料
→
热成形
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机加工外形；(3)、弹翼芯板与外蒙皮成形工艺步骤：酸洗
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封焊
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扩散连接
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机加工外形。2.根据权利要求1所述的轻量化弹翼超塑成形的制造方法，其特征在于：步骤(1)两层芯板成形工艺的具体方法为：S1、采用酸洗或碱洗的方式去除原材料表面氧化膜，并用酒精或丙酮清洁表面残留的酸碱或油污；S2、按照设计型腔尺寸，在芯板表面涂抹保护胶和阻焊剂；S3、在芯板A和芯板B对应放置，芯板四周采用手工氩弧焊进行封边焊接，在芯板通气槽位置焊接通气管；S4、将芯板放入扩散焊接专用工装内，进行芯板A和芯板B的扩散连接；S5、将扩散连接后的芯板装入超塑成形工装内，芯板管路与超塑成型机管路连接，进行超塑成形。3.根据权利要求2所述的轻量化弹翼超塑成形的制造方法，其特征在于：步骤S2中，涂保护胶和阻焊剂的方法具体为：
①
、芯板整体刷涂保护胶；
②
、在芯板上通过划线标识出非扩散区域、通气槽，使用刻刀将非扩散区域、通气槽内部保护胶去除并均匀喷涂阻焊剂；
③
、去除芯板上其余保护胶。4.根据权利要求2所述的轻量化弹翼超塑成形的制造方法，其特征在于：步骤S4中，芯板A和芯板B的扩散连接的方法具体为：
①
、清理工装内表面，保证工装表面清洁无杂物，工装上下模均匀喷涂止焊剂；
②
...

【专利技术属性】
技术研发人员：崔庆龙，杨小克，贺晓峰，杨敏，赵倩倩，丛宇鹏，王好强，张群，李忠原，陈兴达，王风雅，
申请(专利权)人：航天海鹰哈尔滨钛业有限公司，
类型：发明
国别省市：