【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于钛合金板材塑性成形，具体涉及一种钛合金薄壁多段锥形气瓶内衬筒体的超塑成形模具及超塑成形方法。
技术介绍
1、现阶段对于多段锥形筒体的加工成形，行业上均采用手工氩弧焊多段拼焊的工艺方法生产。在其生产过程中，首先需将筒体按各不同锥度部分进行拆分，拆分后各分段单独进行下料、卷圆、对接焊等工序，最后拼焊成一整体。该种工艺方法存在较为明显的缺陷，首先是生产流程较长，效率不高，其次是筒体焊缝数量较多，对于气瓶内衬这种承压零件，过多的焊缝会显著增加失效概率，因此对于多段锥形的钛合金气瓶内衬筒体的生产工艺方法亟待创新优化。
2、钛合金以其重量轻、比强度高、耐腐蚀性优越等诸多优点，在航天气瓶内衬产品上已逐步替代结构钢、不锈钢和铝合金等传统材料。但钛合金由于其密排六方晶体结构的特点，冷状态下成形难度极大，即使是纯钛也难以在室温情况下实现较大的塑性变形，因此目前航天气瓶内衬的筒体结构件多为圆柱直筒形状，但是随着航天系统产品提高空间利用率的需求，锥形气瓶内衬将逐步实现替代现有的圆柱形直筒内衬。
技术实现思路
1、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生产流程较长，效率不高，筒体焊缝数量较多，对于气瓶内衬这种承压零件，过多的焊缝会显著增加失效概率的问题，从而提供一种钛合金薄壁多段锥形气瓶内衬筒体的超塑成形模具及超塑成形方法。
2、本专利技术通过以下技术方案实现：
3、一种钛合金薄壁多段锥形气瓶内衬筒体的超塑成形模具，所述超塑成形模具包括上模1和
4、所述下模2上设有下模型面6，下模型面6为多段锥形，所述下模2的表面四角设置定位槽5；
5、所述定位凸台4配合定位槽5使用，实现上下模合模时，模具上下表面贴合。
6、进一步的，所述下模2的单侧面开有两处热电偶孔12，用于放置测温热电偶。
7、进一步的，所述上模1的上部两侧开有上压板槽7-1；所述下模2的下部两侧也开有下压板槽7-2，用于通过压板固定在热压成形机或超塑成形机上。
8、进一步的，所述上模1和下模2的两端均设有吊装柱11，用于吊装模具。
9、一种钛合金薄壁多段锥形气瓶内衬筒体的超塑成形方法，所述超塑成形方法使用如上述的超塑成形模具，所述超塑成形方法包括以下步骤：
10、向筒体内通入氩气10min以上，排除筒体内的空气，再向清理后的模具表面和筒体表面均匀喷涂氮化硼后晾干，将筒体放入模具中，上下模具合模；
11、将清理后的超塑成形机的下平台移出，用起重机吊起模具，将模具整体放置在下平台中央，将下平台归位；将模具的上模1和下模2通过上压板槽7-1和下压板槽7-2固定在超塑成形机的上下平台上；
12、将热电偶插在下模2的侧面的热电偶孔12内，将超塑成形机的两处气路系统与筒体两侧挡板的通气管连接，关闭筒体小径端一侧气路的通气阀；
13、将模具整体升温至700℃，升温过程中不对模具整体施加压力，并保持；当主缸压力30t，气压升至0.05mpa，保压10min；
14、当主缸压力40t，气压升至0.2mpa，保压10min；
15、当主缸压力60t，气压升至1.0mpa，保压20min；保压完成后将气压降至0.1mpa，
16、将气压降至0.1mpa，主缸压力降至40t，进行筒体降温，当筒体降温后停止主缸压力，进行模具分离起模，取出零件，完成超塑成形。
17、进一步的，筒体降温具体为，开启筒体小径端一侧气路的通气阀，使筒体内部形成通路，通气10min使筒体降温，10min后停止主缸压力，因之前模具温度保持在700℃，筒体已经冷却收缩，此时缓慢抬起上模。
18、进一步的，将超塑成形后的筒体用取料工具分别夹紧筒体两侧钛管，同时抬起，将筒体与下模2分离，取出筒体放置在专用零件架上。
19、进一步的，将超塑成形后的筒体进行线性切割去除两端余量，得到长度尺寸符合设计标准的筒体。
20、进一步的，超塑成型方法中使用的筒体具体制作过程依次为，激光切割、钳修、卷圆、氩弧焊、x射线检验、氩弧焊和检漏；
21、所述激光切割具体为，根据锥形筒体的中径计算展开料，计算展开料时在筒体两端分别延长30-40mm作为工艺余量；
22、所述卷圆具体为，将展开料卷圆成一锥形筒，保证对接间隙不大于5mm；
23、所述氩弧焊具体为，采用自动氩弧焊方法焊接纵焊缝；
24、所述x射线检验具体为，对纵焊缝进行x射线检验，要求焊缝内部质量满足qj1666a-2011标准ⅰ级；
25、所述氩弧焊具体为，在筒体两端端面焊接挡板，挡板中心有一直径5mm的圆孔，挡板直径分别与筒体两端内径的理论值相等；
26、两个挡板均嵌入到与筒体两端端面平齐位置，再将两个1米长，直径6mm，壁厚1mm的纯钛钛管分别焊接在两处挡板中心的圆孔处，形成角形焊缝。
27、进一步的，一种钛合金薄壁多段锥形气瓶内衬筒体，所述内衬筒体为三段锥形筒体，所述内衬筒体的壁厚为δ公差为±0.1mm，每段锥形的角度分别为a°、b°和c°，两处端面直径分别为d1和d2，总长为l，a°分段长度为l1，b°分段长度为l2，c°分段长度为l3。
28、本专利技术的有益效果是：
29、本专利技术适用于壁厚0.8mm-1.5mm范围内的各种牌号钛合金。
30、本专利技术整个筒体只有一处长度方向的纵焊缝，采用本专利技术的方法工艺流程少，焊缝数量少，显著提高了生产效率和产品质量。
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1.一种钛合金薄壁多段锥形气瓶内衬筒体的超塑成形模具，其特征在于，所述超塑成形模具包括上模(1)和下模(2)，所述上模(1)上设有上模型面(3)，上模型面(3)为多段锥形，所述上模(1)的表面四角设置定位凸台(4)；
2.根据权利要求1所述的超塑成形模具，其特征在于，所述下模(2)的单侧面开有两处热电偶孔(12)，用于放置测温热电偶。
3.根据权利要求1所述的超塑成形模具，其特征在于，所述上模(1)的上部两侧开有上压板槽(7-1)；所述下模(2)的下部两侧也开有下压板槽(7-2)，用于通过压板固定在热压成形机或超塑成形机上。
4.根据权利要求1所述的超塑成形模具，其特征在于，所述上模(1)和下模(2)的两端均设有吊装柱(11)，用于吊装模具。
5.一种钛合金薄壁多段锥形气瓶内衬筒体的超塑成形方法，其特征在于，所述超塑成形方法使用如权利要求1-4任一所述的超塑成形模具，所述超塑成形方法包括以下步骤：
6.根据权利要求5所述的超塑成形方法，其特征在于，筒体降温具体为，开启筒体小径端一侧气路的通气阀，使筒体内部形成通路，通气1
7.根据权利要求5所述的超塑成形方法，其特征在于，将超塑成形后的筒体用取料工具分别夹紧筒体两侧钛管，同时抬起，将筒体与下模(2)分离，取出筒体放置在专用零件架上。
8.根据权利要求5所述的超塑成形方法，其特征在于，将超塑成形后的筒体进行线性切割去除两端余量，得到长度尺寸符合设计标准的筒体。
9.根据权利要求5所述的超塑成形方法，其特征在于，超塑成型方法中使用的筒体具体制作过程依次为，激光切割、钳修、卷圆、氩弧焊、X射线检验、氩弧焊和检漏；
10.一种钛合金薄壁多段锥形气瓶内衬筒体，其特征在于，所述内衬筒体为三段锥形筒体，所述内衬筒体的壁厚为δ公差为±0.1mm，每段锥形的角度分别为a°、b°和c°，两处端面直径分别为d1和d2，总长为L，a°分段长度为L1，b°分段长度为L2，c°分段长度为L3。
...【技术特征摘要】
1.一种钛合金薄壁多段锥形气瓶内衬筒体的超塑成形模具，其特征在于，所述超塑成形模具包括上模(1)和下模(2)，所述上模(1)上设有上模型面(3)，上模型面(3)为多段锥形，所述上模(1)的表面四角设置定位凸台(4)；
2.根据权利要求1所述的超塑成形模具，其特征在于，所述下模(2)的单侧面开有两处热电偶孔(12)，用于放置测温热电偶。
3.根据权利要求1所述的超塑成形模具，其特征在于，所述上模(1)的上部两侧开有上压板槽(7-1)；所述下模(2)的下部两侧也开有下压板槽(7-2)，用于通过压板固定在热压成形机或超塑成形机上。
4.根据权利要求1所述的超塑成形模具，其特征在于，所述上模(1)和下模(2)的两端均设有吊装柱(11)，用于吊装模具。
5.一种钛合金薄壁多段锥形气瓶内衬筒体的超塑成形方法，其特征在于，所述超塑成形方法使用如权利要求1-4任一所述的超塑成形模具，所述超塑成形方法包括以下步骤：
6.根据权利要求5所述的超塑成形方法，其特征在于，筒体降温具体...
【专利技术属性】
技术研发人员：张群，逄明鑫，王伟，安奇，尹祖昊，李国，陈健，王进宝，张茜，
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：
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