[发明专利]钛合金精密复杂结构件的连接方法

说明书

本发明公开了一种钛合金精密复杂结构件的连接方法，将钛合金结构件A和钛合金结构件B按图样要求进行机加工至所需尺寸‑将中间层合金剪裁成与连接表面形状一致的中间层合金单元并清理‑将中间层合金单元布置在钛合金结构件A连接表面与钛合金结构件B连接表面之间形成预连接零件‑将预连接零件放入专用装配压紧工装后采用0.05～0.2MPa的压力压紧，放入真空炉中升温至800～950℃、保温80～150min。中间层钛锆基合金降低了连接温度和连接压力，有效地降低了连接过程中复杂构件与薄壁面板之间连接的热应力，且连接接头稳定、连接强度高、耐高温、密封性好，解决了钛合金精密零件的高精度、高密封性连接问题。

技术领域

本发明属于航天结构件精密连接技术领域，具体地指一种钛合金精密复杂结构件的连接方法。

背景技术

随着航天技术的不断向前发展，越来越多的新技术被应用到航天产品结构件的加工制造过程中。其中，3D打印技术以其快速成型、材料利用率高、适应复杂构件一次成型的特点，迅速在航天行业得到发展和应用。但是，3D打印技术也有一些局限性，具体表现在：打印件表面粗糙度较低、微小尺寸形位公差和传统机械加工零件差距较大、不能满足航天高精密部件精度要求等。钛合金以其低密度、高强度、耐高温等特性在航天产品中广泛应用。将3D打印技术和传统机械加工技术结合，并通过新型焊接方法实现特殊航天零件的制造是一种可靠途径。解决复杂结构、3D打印精密加工结构件之间的连接问题，对于推动3D打印技术在航天产品生产制造方面的应用具有重要的现实意义。瞬时液相过渡连接(TLP)技术以其独特的焊接可靠性、焊接接头强度、接头密封性等优点，特别适合航天异型、精密构件之间的连接。解决3D打印并经过精密加工的结构件的有效连接，可以极大的推动3D打印技术在航天产品的实际应用。

发明内容

本发明的目的就是要针对上述技术的不足，提供了一种高连接接头强度、高密封性的钛合金精密复杂结构件的连接方法。

为实现上述目的，本发明所设计的钛合金精密复杂结构件的连接方法，包括以下步骤：

1)将钛合金结构件A和钛合金结构件B按图样要求进行机加工至所需尺寸，并将钛合金结构件A和钛合金结构件B的连接表面均进行清理；

2)将中间层合金剪裁成与连接表面形状一致的中间层合金单元并清理；

3)将中间层合金单元布置在钛合金结构件A连接表面与钛合金结构件B连接表面之间形成预连接零件，并检测预连接零件的周向跳动；

4)将预连接零件放入专用装配压紧工装后采用0.05～0.2MPa的压力压紧，并将专用装配压紧工装放入真空炉中，升温至800～950℃、保温80～150min，后随炉冷却获得所需产品。

进一步地，所述步骤1)中，钛合金结构件A和钛合金结构件B均为3D打印的钛合金结构件。

进一步地，所述步骤1)中，机加工后的钛合金结构件A和钛合金结构件B的连接表面粗糙度均不大于Ra1.6、平面度均不大于0.05，且机加工后的钛合金结构件A和钛合金结构件B的上下表面平行度均不大于0.05。

进一步地，所述步骤1)中，钛合金结构件A和钛合金结构件B的连接表面清理方法相同，具体为：

用金相砂纸平磨连接表面，平磨后用CCL₄浸泡并超声清洗钛合金结构件A和钛合金结构件B。

进一步地，所述步骤2)中，中间层合金单元的厚度为0.05～0.08mm、宽度为连接表面宽度的0.7～0.8倍；

进一步地，所述步骤2)中，中间层合金为钛锆基合金，按重量百分比包括35～40％的Zr、10～15％的Cu、8～12％的Ni、1～5％的Co，剩余的为Ti。

进一步地，所述步骤3)中，布置过程中若有搭接位置，则搭接宽度不超过连接表面宽度的80％，且搭接位置中间层合金切割成三角形。