一种能实现模具自锁的超塑扩散连接方法，它涉及材料的快速超塑扩散连接工艺领域。本发明专利技术的目的是为了解决现有模具在操作及转运过程中气体泄漏以及工件成形质量差，效率低的问题。方法：一、模具预热，再放置于压力机上，装入待连接的板材，再施加压力合模，插入锁紧销；二、通入保护气体；三、超塑扩散连接；四、插入锁紧销，将模具转运至恒温箱中；五、降温至400℃～550℃，取下锁紧销，打开模具取出连接后的工件。本发明专利技术巧妙的运用了锁紧销的热胀冷缩原理，实现了在不改变材料的前提下的模具自锁；利用该工艺形成的合金质量高，所需时间短，设备简单，生产效率得到显著提高。本发明专利技术的超塑扩散连接方法在高温合金的固态连接中的应用。扩散连接方法在高温合金的固态连接中的应用。扩散连接方法在高温合金的固态连接中的应用。
【技术实现步骤摘要】
一种能实现模具自锁的超塑扩散连接方法
[0001]本专利技术涉及材料的快速超塑扩散连接工艺领域。
技术介绍
[0002]材料的连接技术直接关系到材料在实际工程中的应用。采用扩散连接的方法，因无需研制特殊焊剂，对材料，特别是新型材料的迅速应用有着特殊的意义。传统的扩散连接工艺要求高温、长时间作用等条件，但是，高温容易使合金的组织性能发生变化，工艺对设备的要求较高，反应时间长，生产效率较低。近年来，对合金在超塑状态下的固态连接工艺进行了广泛研究，超塑扩散连接技术可以实现合金在较低的温度和较短的时间内的连接。与传统工艺相比，具有可以实现复杂零件的连接，降低零件的重量，提高材料利用率以及生产成本低等优点。
[0003]要实现合金的超塑扩散连接工艺，需要在拟连接的表面形成细小的组织状态，使表层在一定的温度下呈现超塑性。而要做到以上状态，需要通过特定的技术并在实现该技术的特定装置上操作，如2014年公开的技术专利“一种脉冲电流辅助钛合金局部高温扩散连接装置”中即通过在钛合金局部通入脉冲电流来使其表面晶粒能快速细化形成细小组织。然而，在扩散连接过程中需要通入大量的惰性保护气，但模具的密封性并不好，在操作及转运过程中由于温度过高模具的上下模很容易分离，使气体泄漏起不到保护作用，从而影响工件的成形质量。
技术实现思路
[0004]本专利技术的目的是为了解决现有模具在操作及转运过程中气体泄漏以及工件成形质量差，效率低的问题，而提供一种能实现模具自锁的超塑扩散连接方法。
[0005]一种能实现模具自锁的超塑扩散连接方法，具体是按以下步骤完成的：
[0006]一、首先将待连接的板材和模具放入加热炉内，预热至280℃～320℃，然后将预热后的模具放置于压力机上，将待连接的板材放入下模中，再施加5t～30t压力合模，插入锁紧销，最后使用密封梗密封；
[0007]所述的模具包括上模、下模、锁紧销和密封梗；上模和下模的所有端面上均至少设有一个销孔座；销孔座上设有横向销孔；所有端面上模上的销孔和下模上的销孔尺寸相同，轴线重合，且相邻设置，用于插入锁紧销；密封梗用于密封上模和下模；
[0008]二、将合模后的模具放入加热炉内，升温至650℃～850℃，通过进气孔向模具中通入惰性气体，对板材进行保护；
[0009]三、将步骤二中的模具放入超塑成形机内，加热至880℃～930℃，然后施加10t～40t压力，再通过进气孔向模具中通入1MPa～2MPa惰性气体，再将锁紧销取下，在880℃～930℃下超塑扩散连接2h～3h；
[0010]四、超塑成形完成后插入锁紧销，将模具从加热炉内取出，转运至恒温箱中；
[0011]五、模具在恒温箱内进行自然冷却降温，降温至400℃～550℃，取下锁紧销，打开
模具取出连接后的工件，模具再次放入待连接的板材，继续按照步骤一至五的工艺进行超塑扩散连接。
[0012]本专利技术的有益效果：
[0013]一、本专利技术巧妙的运用了锁紧销的热胀冷缩原理，实现了在不改变材料的前提下的模具自锁；利用该工艺形成的合金质量高，所需时间短，设备简单，生产效率得到显著提高；
[0014]二、本专利技术的工艺可适用于不同合金之间的连接，特别适用于高温合金的连接，可以是相同合金之间的连接，也可以是不同合金之间的连接；这种连接工艺在大规模的工业生产中可得到广泛的应用，如用于航空航天飞行器、喷气发动机等高温部件的连接，坦克和汽车发动机的运动部件的连接等方面。
附图说明
[0015]图1为常规的竖向定位的超塑成形扩散连接模具的装配图；
[0016]图2为本专利技术中横向定位的超塑成形扩散连接模具的装配图；
[0017]图3为上模的结构示意图；
[0018]图4为下模的结构示意图；
[0019]图5为对比实施例1中采用常规的竖向定位的传统超塑成形扩散连接模具及工艺所制造的TC4钛合金蒙皮件的正面和背面数码照片图；
[0020]图6为实施例1中采用本专利技术中横向定位的超塑成形扩散连接模具及工艺所制造的TC4钛合金蒙皮件的正面和背面；
[0021]图7为对比实施例1中采用常规的竖向定位的传统超塑成形扩散连接模具及工艺所制造的TC4钛合金蒙皮件侧边的金相组织；
[0022]图8为实施例1中采用本专利技术中横向定位的超塑成形扩散连接模具及工艺所制造的TC4钛合金蒙皮件侧边的金相组织；
[0023]图9为对比实施例1中采用常规的竖向定位的传统超塑成形扩散连接模具及工艺所制造的TC4钛合金蒙皮件腐蚀后的检测报告；
[0024]图10为对比实施例1中采用常规的竖向定位的传统超塑成形扩散连接模具及工艺所制造的TC4钛合金蒙皮件腐蚀后的超声波扫描图；
[0025]图11为实施例1中采用本专利技术中横向定位的超塑成形扩散连接模具及工艺所制造的TC4钛合金蒙皮件腐蚀后的检测报告；
[0026]图12为实施例1中采用本专利技术中横向定位的超塑成形扩散连接模具及工艺所制造的TC4钛合金蒙皮件腐蚀后的超声波扫描图；
[0027]图13为对比实施例1中采用常规的竖向定位的传统超塑成形扩散连接模具及工艺所制造的TC4钛合金蒙皮件的氢氧含量的检测报告图，其中氢含量测试方法按GB/T4698.15
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2011执行，氧含量测试方法按GB/T 4698.7
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2011执行；
[0028]图14为实施例1中采用本专利技术中横向定位的超塑成形扩散连接模具及工艺所制造的TC4钛合金蒙皮件的氢氧含量的检测报告图，其中氢含量测试方法按GB/T 4698.15
‑
2011执行，氧含量测试方法按GB/T 4698.7
‑
2011执行。
具体实施方式
[0029]具体实施方式一：本实施方式一种能实现模具自锁的超塑扩散连接方法，具体是按以下步骤完成的：
[0030]一、首先将待连接的板材和模具放入加热炉内，预热至280℃～320℃，然后将预热后的模具放置于压力机上，将待连接的板材放入下模中，再施加5t～30t压力合模，插入锁紧销，最后使用密封梗密封；
[0031]所述的模具包括上模、下模、锁紧销和密封梗；上模和下模的所有端面上均至少设有一个销孔座；销孔座上设有横向销孔；所有端面上模上的销孔和下模上的销孔尺寸相同，轴线重合，且相邻设置，用于插入锁紧销；密封梗用于密封上模和下模；
[0032]二、将合模后的模具放入加热炉内，升温至650℃～850℃，通过进气孔向模具中通入惰性气体，对板材进行保护；
[0033]三、将步骤二中的模具放入超塑成形机内，加热至880℃～930℃，然后施加10t～40t压力，再通过进气孔向模具中通入1MPa～2MPa惰性气体，再将锁紧销取下，在880℃～930℃下超塑扩散连接2h～3h；
[0034]四、超塑成形完成后插入锁紧销，将模具从加热炉内取出，转运至恒温箱中；
[0035]五、模具在恒温箱内进本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种能实现模具自锁的超塑扩散连接方法，其特征在于该方法具体是按以下步骤完成的：一、首先将待连接的板材和模具放入加热炉内，预热至280℃～320℃，然后将预热后的模具放置于压力机上，将待连接的板材放入下模中，再施加5t～30t压力合模，插入锁紧销，最后使用密封梗密封；所述的模具包括上模、下模、锁紧销和密封梗；上模和下模的所有端面上均至少设有一个销孔座；销孔座上设有横向销孔；所有端面上模上的销孔和下模上的销孔尺寸相同，轴线重合，且相邻设置，用于插入锁紧销；密封梗用于密封上模和下模；二、将合模后的模具放入加热炉内，升温至650℃～850℃，通过进气孔向模具中通入惰性气体，对板材进行保护；三、将步骤二中的模具放入超塑成形机内，加热至880℃～930℃，然后施加10t～40t压力，再通过进气孔向模具中通入1MPa～2MPa惰性气体，再将锁紧销取下，在880℃～930℃下超塑扩散连接2h～3h；四、超塑成形完成后插入锁紧销，将模具从加热炉内取出，转运至恒温箱中；五、模具在恒温箱内进行自然冷却降温，降温至400℃～550℃，取下锁紧销，打开模具取出连接后的工件，模具再次放入待连接的板材，继续按照步骤一至五的工艺进行超塑扩散连接。2.根据权利要求1所述的一种能实现模具自锁的超塑扩散连接方法，其特征在于步骤一中所述的待连接的板材为高温合金。3.根据权利要求2所述的一种能实现模...
【专利技术属性】
技术研发人员：赵文辉，于潭波，卢振，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：
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