[发明专利]一种用于内部复杂多流道件粉固耦合成形方法

说明书

本发明提出了一种用于合金复杂内部多流道件粉固耦合成形方法，属于航空宇航制造领域。该方法包括管道的设计制备、多通连接体的设计制备、固体支撑块的设计加工、包套的设计加工、粉末的选材、整体的质量检测工艺、工艺参数的选择等步骤。该方法通过热等静压的手段在密闭容器内利用高温高压环境将包套内的粉末与同种(异种)金属固体块扩散连接成整体。在成形之前，以事先设计好的管道取代传统的内流道，再根据管道设计出相应的多通连接体用以连接，解决了多通管道间的连接难题，也方便了后期清洗和检漏，大大地降低了因残留粉末而导致的使用风险。该方法可根据需要进行结构和材料的改动，较好地解决了当前内流道件的相关难题。

技术领域

本发明属于航空宇航制造领域，特别是涉及到内部复杂多流道件的成形方法。

背景技术

随着我国航空航天事业的快速发展，对飞行器上常用内流道件的减重和合理布局方面提出了更高的要求。为此，如何最大限度的在狭小空间内集成放置诸多复杂管路成了一个关键技术问题。在航空航天领域中，钛合金、铝合金、镁合金等合金应用十分广泛。而对于带有内部流道的合金制件，其内部管道尺寸较小，同时管道弯曲，形状复杂，对成形精度、强度以及气密性要求较高；加工后的残余物若未完全清除干净会对整个制件的使用性能造成巨大影响，这些都对传统机加工模式造成了诸多困扰。目前，有采用扩散焊的方法加工内流道件，但成形精度较低，气密性差，十分考验焊接技术。此外，还可将初始零件分为上部和下部，下部为固体，上部为粉末，借助高温高压粉固耦合成形方法完成。这样便于在进行成形之前，对内部管道进行预先设计以满足不同需求。但这种方法对于内部复杂多流道件的管道连接问题带来了许多考验。

针对上述问题，本发明提出了基于高温高压粉固耦合成形的方法成形出复杂内部多流道件。该方法通过热等静压的手段在密闭容器内利用高温高压环境将包套内的粉末与同种(异种)金属固体扩散连接成整体。与传统热等静压技术成形相比，粉固耦合成形方法兼具了热等静压与扩散连接的优点，作用对象为粉末和固体，是一种整体近净成形技术，利用该技术成形的零件机加工难度大大降低，极大地提高了材料利用率。同时，以事先设计好的管道取代传统的内流道，再根据管道设计出相应的多通连接体用以连接，较好地解决了上述的管道连接难题。这样更加方便后期清洗和检漏，极大地降低了因残留粉末而导致的使用风险。该方法可根据需要进行结构和材料的改动，具有良好的生产设计适应性，较好地解决了当前内流道件的相关难题，对类似零件的生产加工具有重大意义。

发明内容

本发明提供的用于内部复杂多流道件粉固耦合成形方法包括按顺序进行的下列步骤：

(1)预先制备下部固体支撑块。

(2)根据设计要求，在固体支撑块上铣出管道走向凹槽用以后面固定装配管道。

(3)根据设计要求，制备相应的管道及多通连接体，可在多通连接体上设计凸台以更好地连接管道。

(4)将管道及多通连接体焊接在一起。

(5)对焊接在一起的管道及多通连接体进行预先清洗、气密性检查。

(6)将管道及多通连接体装配在固体支撑块的凹槽内。

(7)根据多流道件外部尺寸设计制备包套，同时包套应设计出对应管道的预留孔及抽真空孔。

(8)将固体支撑块及焊接在一起的管道及多通连接体装配好后放入包套，并将延伸出的管道与包套外表面对应预留孔焊接固定。

(9)在包套内部空间(固体支撑块上部空间)填充粉末。

(10)通过振动台使粉末密实后继续填充。

(11)将抽气管与包套上方抽气孔封焊在一起。

(12)将上述包套整体置于加热炉，利用抽真空机通过抽气管对包套内部进行抽真空。