【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及超塑成形，更具体地说，涉及一种具有厚度梯级的空心零件超塑成形方法。
技术介绍
1、随着飞机性能要求的提高，其对飞机的重量变得越来越敏感，所以结构轻量化设计越来越成为现代飞机设计与制造工程人员追求的目标。
2、超塑成形技术是利用材料在特定的温度条件下具有很低的变形抗力和优异的延展性而发展起来的加工制造技术，其工艺简单，可一次成形结构复杂的零件，属近无余量加工。扩散连接技术是一种独特的固定连接工艺，并常与超塑成形技术组合使用，用于成形设计柔性大、轻量化的钛合金零件，超塑成形/扩散连接(spf/db)工艺大大减少了制造成本与构件重量，显著提高了零件整体性、比强度、成形精度及承载效率。
3、随着航空工业的发展，钣金零件的大型化和整体化趋势愈来愈明显，舱门、口盖是飞机钣金零件的重要组成部分，也是飞机研制的重大关键技术之一。飞机舱门、口盖受力复杂，直接接触外界，受载严重且对外形精度要求极高；同时，为了满足强度、刚度需求，飞机口盖、舱门一般为薄板零件，且被设计成不等厚度的，其在加强区附近厚度梯度大且整体分布有空心结构，因此实现这类结构零件加强区的焊接以及整体成形的同时还能够保证零件的表面质量是一个难题，使用超塑成形/扩散连接(spf/db)技术是解决此问题的一种比较好的方法。
4、对于新型大厚度梯度空心结构，前期采用的是传统超塑成形/扩散连接(spf/db)技术，即通过扩散连接技术实现多层结构的焊接，然后通过超塑成形技术一步成形实现其中空心结构的整体成形，然而相比于传统等厚度板材spf/db多
技术实现思路
1、(一)要解决的技术问题
2、本专利技术要解决的技术问题是现有的超塑成形/扩散连接工艺方法在成形具有厚度梯级的空心零件时，容易形成剧烈减薄区，导致结构减薄率过高，其剩余厚度无法满足结构承载等使用要求。
3、(二)技术方案
4、为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：
5、本专利技术提供一种具有厚度梯级的空心零件超塑成形方法，用于空心零件的超塑成形，包括以下步骤：
6、步骤1、将多块板材扩散连接形成超塑成形毛坯，所述超塑成形毛坯具有未进行扩散连接的空心区域和实现扩散连接的实心区域，所述空心区域形成n个厚度梯级，所述n个厚度梯级从薄至厚依次定义为第1梯级、……第n-1梯级、第n梯级；
7、步骤2、根据所述空心零件的成形数模，设计n个厚度梯级一一对应的n个超塑成形模具，其中，第n个超塑成形模具具有用于成形第n梯级的第n型腔，第n-1个超塑成形模具具有用于成形第n-1梯级的第n-1型腔……，第1个超塑成形模具具有用于成形空心零件的第1型腔；
8、步骤3、将超塑成形毛坯定位安装于第n个超塑成形模具上，在预设温度环境下，往所述空心区域内通入高压气体，高压气体使第n梯级拉伸变形并贴模于第n型腔中，冷却出炉形成第n预成型毛坯。
9、步骤4、将第n预成型毛坯定位安装于第n-1个预超塑成形模具上，在预设温度环境下，往所述空心区域内通入高压气体，高压气体使第n预成型毛坯拉伸变形并贴模于第n-1型腔中，冷却出炉形成第n-1预成型毛坯；
10、……；
11、步骤n+3、将第2预成型毛坯定位安装于第1个预超塑成形模具上，在预设温度环境下，往所述空心区域内通入高压气体，高压气体使第2预成型毛坯拉伸变形并贴模于第1型腔中，冷却出炉形成所述空心零件。
12、进一步地，所述步骤1具体包括：将多块板材分别下料，并根据所述空心零件的成形数模对下料的板材进行酸洗、刻形，制成扩散坯，然后扩散连接扩散坯形成毛坯，对所述毛坯进行切边，并封边抽真空制成超塑成形毛坯。
13、进一步地，所述超塑成形方法还包括：
14、步骤n+4、对所述空心零件进行焊合率检测，通过后进行表面处理并切边，然后对其型面、轮廓、厚度及表面质量进行检验。
15、进一步地，所述超塑成形模具包括第一半模和第二半模，所述第一半模与第二半模合围形成型腔。
16、进一步地，所述第二半模具有用于安装超塑成形毛坯的安装平面，所述第一半模上开设有成型槽，所述成型槽的内壁面与所述安装平面合围形成型腔。
17、(三)有益效果
18、本专利技术的上述技术方案至少具有如下优点：
19、1.本专利技术在空心零件的成形数模的基础上设计加工多个超塑成形模具，通过多个超塑成形模具从厚至薄依次对各厚度梯级进行超塑成形，使得各厚度梯级从厚至薄依次进行减薄，降低了各厚度梯级之间的厚度梯度差，使得最终超塑成形的空心零件的厚度分布更加均匀，不同区域变形协调性得到改善，解决了一次性超塑成形所产生的较薄区域减薄剧烈的问题。
20、2.由于空心零件的总变形量一定，超塑成形过程中，位于较薄的厚度梯级区域的总变形量降低，位于较厚的厚度梯级区域的材料总变形量提高，从而实现具有厚度梯级的空心零件的均匀变形控制。
21、3.各超塑成形模具对应安装在各厚度梯级区域处，与超塑成形毛坯的厚度分布保持一致，而且各超塑成形模具只能成形对应的厚度梯级区域，能限制厚度比其薄的厚度梯级区域参与成形，由此实现从厚至薄依次对各厚度梯级进行超塑成形。
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1.一种具有厚度梯级的空心零件超塑成形方法，用于空心零件的超塑成形，其特征在于，包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的具有厚度梯级的空心零件超塑成形方法，其特征在于，所述步骤1具体包括：将多块板材分别下料，并根据所述空心零件的成形数模对下料的板材进行酸洗、刻形，制成扩散坯，然后扩散连接扩散坯形成毛坯，对所述毛坯进行切边，并封边抽真空制成超塑成形毛坯。
3.如权利要求1所述的具有厚度梯级的空心零件超塑成形方法，其特征在于，所述超塑成形方法还包括：
4.如权利要求1所述的具有厚度梯级的空心零件超塑成形方法，其特征在于，所述超塑成形模具包括第一半模和第二半模，所述第一半模与第二半模合围形成型腔。
5.如权利要求4所述的具有厚度梯级的空心零件超塑成形方法，其特征在于，所述第二半模具有用于安装超塑成形毛坯的安装平面，所述第一半模上开设有成型槽，所述成型槽的内壁面与所述安装平面合围形成型腔。
【技术特征摘要】
1.一种具有厚度梯级的空心零件超塑成形方法，用于空心零件的超塑成形，其特征在于，包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的具有厚度梯级的空心零件超塑成形方法，其特征在于，所述步骤1具体包括：将多块板材分别下料，并根据所述空心零件的成形数模对下料的板材进行酸洗、刻形，制成扩散坯，然后扩散连接扩散坯形成毛坯，对所述毛坯进行切边，并封边抽真空制成超塑成形毛坯。
3.如权利要求1所述的具有厚度梯级的空心零...
【专利技术属性】
技术研发人员：韩秀全，邓武警，李晓华，王逸涵，曲海涛，
申请(专利权)人：中国航空制造技术研究院，
类型：发明
国别省市：
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