【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于飞材料加工, 尤其涉及是一种钛合金耐热壁板的超塑成形扩散连接成形方法。
技术介绍
1、超塑成形/扩散连接（spf/db）技术自二十世纪70年代后取得迅速发展，它利用具有特定显微组织的金属材料在高温区间优异的延伸率和良好的扩散性能，在热循环中，通过施加适当压力使材料的贴合部分进行扩散连接，分离部分进行超塑成形，从而成形出整体空心结构。利用该项技术能够一次成形出形状复杂的整体结构，同传统的铆接和焊接工艺相比，可有效提高材料利用率、缩短加工周期、降低制造成本。因此，钛合金spf/db技术已成为一种先进的轻量化制造技术。以美国为首的发达国家大力推广该技术在航空航天及军事领域的应用，并取得了显著效果。该项工艺在国内起步较晚，经过几十年的发展，特别是近20年，国内钛合金超塑成形/扩散连接技术飞速发展，tc4钛合金两层结构蒙皮、壁板等结构件在各新型飞机型号上得到了大量应用。但三层板结构件由于技术难度较大，还不够成熟，工程化水平不高。国内可以利用该技术进行三层板结构产品生产的单位并不多见，并且均是单一牌号的钛合金板，多型钛合金组合三层板结构超塑成形/扩散连接制件更是鲜见报道。
2、近些年，新型飞行器逐渐向高空、高速化发展，对飞机蒙皮、壁板等机体结构提出了新的需求：整体化、轻量化以及耐高温。所以，耐温600℃的ti60、耐温650℃的ti65等耐高温钛合金材料及成形工艺成为了新型号上的瓶颈问题。
3、同时，钛合金超塑成形或超塑成形/扩散连接组合工艺往往是在高温下进行的，模具加热和成形后的降温，耗时长，所以其单
技术实现思路
1、本专利技术为解决的技术问题，提供一种钛合金耐热壁板的超塑成形扩散连接成形方法，具体为一种多型钛合金组合三层板结构耐热壁板的超塑成形-扩散连接成形方法，使用tc4、ti60、ti65等三型不同牌号钛合金板材组合的三层板结构耐热壁板超塑成形/扩散连接成形，同时解决超塑成形零件成形程度监控问题。
2、实现上述目的所采用的技术方案如下：
3、一种钛合金耐热壁板的超塑成形扩散连接成形方法，其特征在于，包括以下步骤：
4、s1，模具设计与制作：对钛合金耐热壁板制件增加工艺边，获得制件工艺模型，根据制件工艺模型的轮廓设计并制作模具；其中，钛合金耐热壁板制件包括模型上面板和模型下面板；
5、s2，坯料设计与加工：根据制件工艺模型的结构设计坯料零件，坯料零件包括上面板坯料、芯板坯料和下面板坯料；对上面板坯料、芯板坯料和下面板坯料进行外轮廓加工后，采用数控加工方式在坯料零件上加工通气槽并刻出隔离剂涂覆分界线；
6、s3，坯料表面处理：使用丙酮清洗上面板坯料、芯板坯料和下面板坯料对应的扩散区域表面，然后使用蒸馏水或纯净水将上面板坯料、芯板坯料、下面板坯料表面清洗干净；
7、s4，坯料组装与封焊：在上面板坯料和下面板坯料的超塑成形区域涂覆隔离剂，将芯板坯料点焊固定在下面板坯料上，然后将涂好隔离剂的上面板坯料和下面板坯料边缘对齐，对上面板坯料和下面板的周围进行封焊，并在通气槽的位置封焊进气管；
8、s5，装模：将模具清理干净后，在模具内部涂覆一层脱模剂，然后将封焊好的坯料安装在模具内，最后将模具接入超塑设备中，对模具进行升温和抽真空处理；
9、s6，扩散连接：对上面板坯料、下面板坯料及芯板坯料施加单位面积2.5~3 mpa的压力，使未涂覆隔离剂的部位实现扩散连接；
10、s7，超塑成形：根据超塑设备的使用要求，调整超塑设备成形管路阀门，启动成形管路的气压控制系统，使其按设定好的压力时间曲线进行超塑气压胀形，达到2.0mpa时进入保压状态，保压10min后实现超塑成形, 卸载气压后，对模具进行冷却；
11、s8，出炉：当模具温度冷却到400℃以下, 将模具及其内部的钛合金耐热壁板制件零件从设备平台上吊至钳工平台，从模具中取出钛合金耐热壁板制件零件；
12、s9，加工：按照三维数模加工零件的外形尺寸对钛合金耐热壁板制件零件进行精细处理，得到三层板结构耐热壁板制件。
13、优选的，所述步骤s1中，根据制件工艺模型的轮廓设计并制作模具包括以下步骤：
14、s11,将钛合金耐热壁板制件周边增加工艺边，模型上面板斜角过渡至模型下面板，获得制件工艺模型；
15、s12，将模具划分为上模和下模，根据制件工艺模型的外形轮廓设计上模和下模的型腔，使上模和下模的型腔面与制件工艺模型的外形轮廓保持一致；
16、s13，在上模和下模上分别加工功能结构单元，功能结构单元包括定位孔、测温孔、吊装孔、密封梗和通气槽，并在上模的型腔面上设置若干通气孔，通气孔通过上模内部的通气管路与外界相通。
17、优选的，所述步骤s11中，模型上面板斜角过渡至模型下面板的结构中，过渡区与模型下面板夹角为30°~40°。
18、优选的，所述步骤s2中，采用牌号为ti65的材料上面板坯料、牌号为ti60的材料芯板坯料和牌号为tc4的材料下面板坯料。
19、优选的，所述步骤s5中，对模具进行升温和抽真空处理包括以下步骤：
20、管路连接，将超塑设备的成形管路接入模具；
21、模具升温，将模具升温至所需成形温度，并保温1小时；
22、管路抽真空，通过成形管路对模具进行抽真空处理，然后通入低压氩气0.1-0.3bar，循环3次，并保持0.1-0.3bar的压力不变。
23、优选的，所述步骤s6中，施加单位面积2.5~3 mpa的压力的方法为：通过上模的通气管路向模具型腔内充入氩气，充气速率为每分钟0.5mpa，气压达到2.5~3 mpa时，保压150～180min。
24、优选的，所述步骤s7中，超塑成形的过程中，实时监控成形管路中的压力变化。
25、优选的，所述步骤s2中，上面板坯料、芯板坯料和下面板坯料的板厚均为1mm。
26、优选的，所述步骤s2中，隔离剂涂覆分界线包括坯料芯板与下面板坯料扩散区域轮廓线，以及坯料为芯板坯料与上面板坯料扩散区域轮廓线。
27、优选的，所述隔离剂采用氮化硼或氧化钇，所述脱模剂采用氮化硼或氧化钇。本专利技术的有益效果：
28、本专利技术多型钛合金组合三层板结构耐热壁板的超塑成形/扩散连接成形方法，通过成形模具来控制制件的外形和尺寸，完成了复杂结构钛合金制件的成形，缩短了耐热壁板制件的制备过本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种钛合金耐热壁板的超塑成形扩散连接成形方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.如权利要求1所述一种钛合金耐热壁板的超塑成形扩散连接成形方法，其特征在于，所述步骤S1中，根据制件工艺模型的轮廓设计并制作模具包括以下步骤：
3.如权利要求2所述一种钛合金耐热壁板的超塑成形扩散连接成形方法，其特征在于，所述步骤S11中，模型上面板斜角过渡至模型下面板的结构中，过渡区与模型下面板夹角为30°~40°。
4.如权利要求1所述一种钛合金耐热壁板的超塑成形扩散连接成形方法，其特征在于，所述步骤S2中，采用牌号为Ti65的材料上面板坯料（13）、牌号为Ti60的材料芯板坯料（45）和牌号为TC4的材料下面板坯料（14）。
5.如权利要求1所述一种钛合金耐热壁板的超塑成形扩散连接成形方法，其特征在于，所述步骤S5中，对模具进行升温和抽真空处理包括以下步骤：
6.如权利要求1所述一种钛合金耐热壁板的超塑成形扩散连接成形方法，其特征在于，所述步骤S6中，施加单位面积2.5~3 MPa的压力的方法为：通过上模（12）的通气管路（39）向模具
7.如权利要求1所述一种钛合金耐热壁板的超塑成形扩散连接成形方法，其特征在于，所述步骤S7中，超塑成形的过程中，实时监控成形管路中的压力变化。
8.如权利要求1所述一种钛合金耐热壁板的超塑成形扩散连接成形方法，其特征在于，所述步骤S2中，上面板坯料（13）、芯板坯料（45）和下面板坯料（14）的板厚均为1mm。
9.如权利要求1所述一种钛合金耐热壁板的超塑成形扩散连接成形方法，其特征在于，所述步骤S2中，隔离剂涂覆分界线包括坯料芯板与下面板坯料（14）扩散区域轮廓线，以及坯料为芯板坯料（45）与上面板坯料（13）扩散区域轮廓线。
10.如权利要求1所述一种钛合金耐热壁板的超塑成形扩散连接成形方法，其特征在于，所述隔离剂采用氮化硼或氧化钇，所述脱模剂采用氮化硼或氧化钇。
...【技术特征摘要】
1.一种钛合金耐热壁板的超塑成形扩散连接成形方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.如权利要求1所述一种钛合金耐热壁板的超塑成形扩散连接成形方法，其特征在于，所述步骤s1中，根据制件工艺模型的轮廓设计并制作模具包括以下步骤：
3.如权利要求2所述一种钛合金耐热壁板的超塑成形扩散连接成形方法，其特征在于，所述步骤s11中，模型上面板斜角过渡至模型下面板的结构中，过渡区与模型下面板夹角为30°~40°。
4.如权利要求1所述一种钛合金耐热壁板的超塑成形扩散连接成形方法，其特征在于，所述步骤s2中，采用牌号为ti65的材料上面板坯料（13）、牌号为ti60的材料芯板坯料（45）和牌号为tc4的材料下面板坯料（14）。
5.如权利要求1所述一种钛合金耐热壁板的超塑成形扩散连接成形方法，其特征在于，所述步骤s5中，对模具进行升温和抽真空处理包括以下步骤：
6.如权利要求1所述一种钛合金耐热壁板的超塑成形扩散连接成形方法，其特征在于，所述步骤s6中，施加...
【专利技术属性】
技术研发人员：彭景，王勇超，王成雨，黄庆奕，杨武飞，蔡杨，方毅，邱红钰，王宇盛，
申请(专利权)人：成都飞机工业集团有限责任公司，
类型：发明
国别省市：
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