[发明专利]钛合金蒙皮型面化铣的溶液、方法及样板制作方法

说明书

本发明公开了钛合金蒙皮型面化铣的溶液、方法及样板制作方法，包括50～150g/L的硝酸，20～90g/L的氢氟酸，5～10g/L的添加剂，余量为水。硝酸和氢氟酸具有强腐蚀性能够对暴露的钛合金蒙皮进行腐蚀，添加剂加入能够确保化铣区的壁厚均匀，不会出现沟槽等缺陷，同时，也能够确保化铣胶在腐蚀过程中不会出现被腐蚀，保持不需要腐蚀区域的完整。水能够根据具体情况来稀释整体溶液，从而调整溶液的腐蚀性。从而，该溶液相对于现有技术中的溶液，能够改善蒙皮表面光洁度及壁厚均匀性以及保证了化铣过程中对化铣胶的稳定性。

技术领域

本发明涉及表面工程技术，具体涉及钛合金蒙皮型面化铣的溶液、方法及样板制作方法。

背景技术

随着航空工业的发展，钣金零件的大型化和整体化趋势愈来愈明显，蒙皮是飞机钣金零件的重要组成部分，也是飞机研制的重大关键技术之一。飞机蒙皮受力复杂，直接接触外界，受载严重且对外形精度要求极高；同时，为了满足减重需求，飞机蒙皮一般为薄板零件，且被设计成不等厚度，有的区域甚至是连续变截面的。目前针对这些具有复杂的轮廓和几何外形的蒙皮零件，往往采用数控加工保证最终的精度要求。

众所周知，钛合金具有密度小、比强度高、抗断裂和耐蚀性好的综合性能，在航空、航天领域中广泛应用。尤其适用于飞机蒙皮加工，相对于传统铝合金材料，钛合金蒙皮能大幅度减轻飞机重量，提高飞机飞行性能，从而降低飞机的运营成本；此外，当飞机蒙皮的接触表面温度普遍高于200℃时，铝蒙皮已经不再适用，需要用钛合金取代。然而钛合金切削加工性能不好，由于其热导率小，切削加工时产生的热量不易散失，积蓄在刀具和工件上使刀具磨损很快，加工较大余量时易烧蚀。因此，对于薄壁、外形复杂的钛合金蒙皮零件，机械加工难度更大。为此，采用化学铣切方法代替常规的机械加工来加工钛合金复杂型面飞机蒙皮。

化学铣切(简称化铣)是将零件上需要加工的部位暴露在化学介质(溶液)中进行腐蚀，获得所需的形状和尺寸的一种特种加工方法，该方法既可以改善材料表面物理性能，又能减少加工中的刀具磨损，因而，在航空航天工业上得到了广泛的应用，且近年来随着我国航空、航天工业的迅猛发展，钛合金化学铣切工艺水平有了较大的提高，逐渐应用于各种形状的零件加工，如平板件、薄板件、筒形件、单曲率件等。

目前部分飞机用钛合金蒙皮零件结构复杂、具有明显的扭转和弯曲、曲率半径小、且化铣区筋宽窄，采用现有化铣工艺加工存在精度难以精确控制的问题。

第一，化铣液配比影响零件精度。采用现有化铣溶液配比化铣时，零件表面粗糙度基本能满足Ra≤3.2μm，但化铣区壁厚均匀性较差，往往存在沟槽等缺陷；此外，采用现有化铣溶液化铣过程中，化铣保护胶稳定性较差，故现有钛合金化铣溶液对于壁厚精度要求高的零件难以实现准确加工。

第二，化铣区刻型方法影响零件精度。目前对化铣区域刻型通用的有两种方法，一种是手工刻型；另外一种是用激光与数字化制造工艺相结合的激光刻型。对于手工刻型通常需要辅助化铣样板，常用的化铣样板是采用薄壁类金属板材加工而成，对于结构复杂的零件如果采用薄壁型样板，其刚性较小，使用过程中样板与零件贴合不紧密，会出现样板变形导致定位不准的情况；激光刻型的精度较高，但对于结构复杂、曲率半径较小的零件，现有的激光刻型机上的定位器会卡滞在零件内部无法定位，不能采用激光刻型。

因此，本发明提供钛合金蒙皮型面化铣的溶液、方法及样板制作方法来解决上述问题。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明提供钛合金蒙皮型面化铣的溶液、方法及样板制作方法，以解决现有技术中化铣溶液对钛合金蒙皮的腐蚀不均匀出现沟槽、在化铣溶液中化铣保护胶稳定性差、手工刻型中化铣样板刚性小以及化铣样板与蒙皮贴合不紧密出现样板变形导致定位不准的问题。

(二)技术方案

为解决上述技术问题，本发明提供了一种钛合金蒙皮型面化铣的溶液，包括硝酸和氢氟酸的混合酸性溶液、添加剂和水。