一种等壁厚钛合金薄壁球壳气压超塑成形方法、成型模具技术

本发明专利技术涉及钛合金成技术领域，具体涉及一种等壁厚钛合金薄壁球壳气压超塑成形方法、成型模具、成型系统；等壁厚钛合金薄壁球壳气压超塑成形方法，包括以下步骤：模具准备：将模具的上模和下模合模放置在热压成形机的平台上，并将上模上移，使上模和下模分离，将模具升温至预定温度，上模上设有上模型面，下模上设有下模型面，上模型面和下模型面与零件的结构相适配；板料预热：模具升温完成后，将板料放置在下模固定位置上，保持5

【技术实现步骤摘要】
一种等壁厚钛合金薄壁球壳气压超塑成形方法、成型模具


[0001]本专利技术涉及钛合金成
，具体涉及一种等壁厚钛合金薄壁球壳气压超塑成形方法、成型模具、成型系统。

技术介绍

[0002]薄壁变曲率壳体是航空航天控制类发动机贮箱的核心部件。该零件工作时通过外接管路向贮箱气腔增压，使壳体变形、翻转，控制贮箱液腔容积减小，将推进剂稳定排出，实现飞行器推进和调姿等功能。钛合金以其重量轻、强度高、耐腐蚀等诸多优点，是薄壁变曲率壳体最适宜选用的材料。
[0003]但钛合金常温下塑性低、回弹性大、变形抗力高，因此行业中多采用热压成形或超塑成形对钛合金板材进行变形加工。钛合金板材热加工工艺中，热压在成形过程中易出现球壳顶端壁厚与底端拉伸壁厚不一致的现象，难以保证后续产品机械加工尺寸，常导致后续机加工余量不足导致产品报废的情况。
[0004]普通气压超塑成形，易出现球壳顶端壁厚与底端壁厚不一致或“吹破”的现象，难以保证后续产品机械加工尺寸，常导致后续机加工余量不足导致产品报废的情况。

技术实现思路

[0005]因此，本专利技术要解决的技术问题在于克服现有技术中的钛合金板材热加工工艺中，热压在成形过程中易出现球壳顶端壁厚与底端拉伸壁厚不一致的现象，难以保证后续产品机械加工尺寸，常导致后续机加工余量不足导致产品报废的问题，从而提供一种等壁厚钛合金薄壁球壳气压超塑成形方法、成型模具、成型系统。
[0006]为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种等壁厚钛合金薄壁球壳气压超塑成形方法，包括以下步骤：模具准备：将模具的上模和下模合模放置在热压成形机的平台上，并将上模上移，使上模和下模分离，将模具升温至预定温度，上模上设有上模型面，下模上设有下模型面，上模型面和下模型面与零件的结构相适配；板料预热：模具升温完成后，将板料放置在下模固定位置上，保持5
‑
8min，使板料充分预热；气压超塑成形：预热完成后进行加压氩气，先通过下模排气孔向下模的内腔进行充气，保压10min，待零件完全贴合上模后，将下模的排气孔转化为泄压孔，上模排气孔进行充压，将零件反向气压超塑，达到下模与零件完全贴合保压10min，泄压，待零件冷却后，进行模具分离起模，取出零件，完成气压超塑成形。
[0007]进一步地，模具升温至740
‑
760℃。
[0008]进一步地，氩气压力为2MPa。
[0009]进一步地，上模和下模之间距离约30
‑
50cm。
[0010]本专利技术还提供了一种等壁厚钛合金薄壁球壳气压超塑成形方法使用的等壁厚钛合金薄壁球壳气压超塑成型模具，包括：上模，上模上设有上模型面，上模型面具有两个，且两个上模型面对称设置；下模，下模上设有下模型面，板料设于上模和下模之间。
[0011]进一步地，上模和下模上均设有凹槽，凹槽内设有排气孔，排气孔贯穿上模和下模。
[0012]进一步地，下模型面包括球面段和设于球面段两端的圆弧段、以及直线段，所述球面段的球径SR为156mm，圆弧段的圆弧半径R为200mm，直线段与圆弧段之间的夹角A为86
°
。
[0013]进一步地，上模和下模的两端均设有吊耳。
[0014]进一步地，所述上模和下模采用硅钼球墨铸铁、铸钢、碳钢或不锈钢制作而成。
[0015]本专利技术还提供了一种等壁厚钛合金薄壁球壳气压超塑成形系统，包括所述的等壁厚钛合金薄壁球壳气压超塑成型模具。
[0016]本专利技术技术方案，具有如下优点：
[0017]本专利技术提供的等壁厚钛合金薄壁球壳气压超塑成形方法，包括以下步骤：模具准备：将模具的上模和下模合模放置在热压成形机的平台上，并将上模上移，使上模和下模分离，将模具升温至预定温度，上模上设有上模型面，下模上设有下模型面，上模型面和下模型面与零件的结构相适配；板料预热：模具升温完成后，将板料放置在下模固定位置上，保持5
‑
8min，使板料充分预热；气压超塑成形：预热完成后进行加压氩气，先通过下模排气孔向下模的内腔进行充气，保压10min，待零件完全贴合上模后，将下模的排气孔转化为泄压孔，上模排气孔进行充压，将零件反向气压超塑，达到下模与零件完全贴合保压10min，泄压，待零件冷却后，进行模具分离起模，取出零件，完成气压超塑成形。
[0018]该等壁厚钛合金薄壁球壳气压超塑成形方法，成形后的零件实际壁厚减薄量小于0.5mm，实际型面线性尺寸公差不超过0.3mm，角度尺寸公差不超过20
′
，彻底解决了产品拉伸过程中存在的“吹破”和产品球顶表面厚度不一致的现象。
[0019]提供
技术实现思路
部分是为了以简化的形式来介绍对概念的选择，它们在下文的具体实施方式中将被进一步描述。
技术实现思路
部分无意标识本公开的重要特征或必要特征，也无意限制本公开的范围。
附图说明
[0020]为了更清楚地说明本专利技术具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0021]图1为本专利技术提供的等壁厚钛合金薄壁球壳的结构示意图；
[0022]图2为本专利技术提供的等壁厚钛合金薄壁球壳的剖视图；
[0023]图3为本专利技术提供的等壁厚钛合金薄壁球壳气压超塑成形模具的上模的结构示意图；
[0024]图4为本专利技术提供的等壁厚钛合金薄壁球壳气压超塑成形模具的板料放置于下模的结构示意图；
[0025]图5为本专利技术提供的等壁厚钛合金薄壁球壳气压超塑成形模具的下模的结构示意图；
[0026]图6为本专利技术提供的等壁厚钛合金薄壁球壳气压超塑成形模具的模具及板料预热过程图；
[0027]图7为气压超塑成型向上超塑过程图；
[0028]图8为气压超塑成型向下超塑过程图。
[0029]附图标记说明：
[0030]1、上模；2、下模；3、上模型面；4、下模型面；5、板料；6、排气孔；7、凹槽；8、球面段；9、圆弧段；10、直线段；11、吊耳。
具体实施方式
[0031]在下文中，仅简单地描述了某些示例性实施例。正如本领域技术人员可认识到的那样，在不脱离本公开的精神或范围的情况下，可通过各种不同方式修改所描述的实施例。因此，附图和描述被认为本质上是示例性的而非限制性的。
[0032]在本公开的描述中，需要理解的是，术语"中心"、"纵向"、"横向"、"长度"、"宽度"、"厚度"、"上"、"下"、"前"、"后"、"左"、"右"、"坚直"、"水平"、"顶"、"底"、"内"、"外"、"顺时针"、"逆时针"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公开和简化描述，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公开的限制。此本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种等壁厚钛合金薄壁球壳气压超塑成形方法，其特征在于，包括以下步骤：模具准备：将模具的上模(1)和下模(2)合模放置在热压成形机的平台上，并将上模(1)上移，使上模(1)和下模(2)分离，将模具升温至预定温度，上模(1)上设有上模型面(3)，下模(2)上设有下模型面(4)，上模型面(3)和下模型面(4)与零件的结构相适配；板料(5)预热：模具升温完成后，将板料(5)放置在下模(2)固定位置上，保持5
‑
8min，使板料(5)充分预热；气压超塑成形：预热完成后进行加压氩气，先通过下模(2)排气孔(6)向下模(2)的内腔进行充气，保压10min，待零件完全贴合上模(1)后，将下模(2)的排气孔(6)转化为泄压孔，上模(1)排气孔(6)进行充压，将零件反向气压超塑，达到下模(2)与零件完全贴合保压10min，泄压，待零件冷却后，进行模具分离起模，取出零件，完成气压超塑成形。2.根据权利要求1所述的等壁厚钛合金薄壁球壳气压超塑成形方法，其特征在于，模具升温至740
‑
760℃。3.根据权利要求1所述的等壁厚钛合金薄壁球壳气压超塑成形方法，其特征在于，氩气压力为2MPa。4.根据权利要求1
‑
3中任一项所述的等壁厚钛合金薄壁球壳气压超塑成形方法，其特征在于，上模(1)和下模(2)之间距离约30
‑
50cm。5.一种根据权利要求1
‑...

【专利技术属性】
技术研发人员：李忠原，
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：