[发明专利]三层空心结构成形方法

说明书

本发明涉及一种三层空心结构成形方法。包括：在中间芯板与两侧面板叠层并完成扩散连接后，保持面板的外层气压为扩散连接的压强P₀，向中间的空心结构内匀速通气增压，使面板的内层气压达到P₀时停止增压，并保温、保压预定时间t，将外层气压减小Δp₁进行第一次卸压，内外层之间存在气压差Δp₁，中间芯板和面板在内层高压下向外延伸变形，变形用时t₁后，内外层气压达到平衡状态，对面板的内外层同步通气增压，使面板内外层的压强均恢复至P₀，如前述进行第二次卸压Δp₂，依次循环，直到第N次卸压Δp_n时，其中，Δp₁Δp₂...Δp_n，当1/4P₀≦Δp_n≦1/3P₀时，实现三层空心结构的塑性成形。

技术领域

本发明涉及超塑成形/扩散连接技术领域，特别是涉及一种采用超塑成形/扩散连接技术的三层空心结构成形方法。

背景技术

超塑成形/扩散连接(简称SPF/DB)技术是利用材料的超塑性和扩散连接性，制备具有空心夹层的轻量化结构，该结构在结构减重、高刚度、净近成形具有突出优势，在航空、航天结构件上应用广泛，尤其是钛合金空心夹层结构的制备。

SPF/DB整体构件中按所用板材层数分为单层、两层、三层和四层等常规工艺结构。其中三层结构制造过程中，通常采用对内层直接通入高纯氩气，使蒙皮面板和中间芯板逐渐变形，从而形成空心夹层结构。三层结构应用较少主要是由于其成形过程中易产生表面缺陷，需增加面板的蒙皮厚度来获得较好的表面质量，但导致整体结构重量增加，减重效果不明显，限制了结构设计范围。随着航空、航天对轻量化整体结构的需求不断增加，薄壁的SPF/DB三层结构的表面成形质量的控制是该技术急需解决的问题，其中成形加压曲线的设计尤为重要。

目前，SPF/DB三层结构成形过程中采用对内层逐渐增大气压的方法成形，如图1所示的常规的几种加压曲线，该方法通常可以通过检测外层排出的气泡来判断成形情况，对于空腔高度较高的零件，采用该方法成形表面易产生沟槽缺陷，需要增加蒙皮厚度来获得较好的表面质量，不能满足设计要求。

因此，为解决现有技术的缺陷，发明人提供了一种三层空心结构成形方法。

发明内容

本发明实施例提供了一种三层空心结构成形方法，在超塑成形/扩散连接技术时采用了背压控制成形的方法，利用材料在一定的气压差下进行自适应变形，使蒙皮面板和中间芯板逐渐变形，提高了成形质量，并能通过在线监控系统进一步控制表面成形质量。

本发明的实施例提出了一种三层空心结构成形方法，该方法包括：

扩散连接后增压，在中间芯板与两侧面板叠层并完成扩散连接后，保持面板的外层气压为扩散连接的压强P₀，向中间的空心结构内匀速通气增压，使面板的内层气压达到P₀时停止增压，并保温、保压预定时间t；

第一次卸压，将外层气压减小Δp₁，此时，内外层之间存在气压差Δp₁，中间芯板和面板在内层高压下向外延伸变形，变形用时t₁后，内外层气压达到平衡状态，此时，内外层的气压均为P₀-Δp₁/2；