[发明专利]一种复杂型面气动加载超塑成形扩散连接方法

说明书

本发明公开了一种复杂型面气动加载超塑成形扩散连接方法，属于钣金热加工技术领域，其特征在于，包括以下步骤：a、先采用钛合金热成形模具的凹凸模对零件上面板、下面板和辅助板进行预成形；b、画出扩散交接区域外形线；c、在辅助板上刻出纵横交错的通气槽；d、对气路进行刻形；e、在零件上喷涂化铣胶；f、刻出零件的超塑成形区域图形；g、封焊；h、完成上面板和下面板的扩散连接；i、完成上面板的超塑成形；j、关闭机床电源，待模具冷却至650‑700℃后，取出零件。本发明能够有效解决钛合金复杂型面气动加载超塑成形扩散连接焊合率不够的问题，并能延长超塑成形扩散连接模具的使用寿命和降低模具的返修频率。

技术领域

本发明涉及到钣金热加工技术领域，尤其涉及一种复杂型面气动加载超塑成形扩散连接方法。

背景技术

由于钛合金比强度和耐腐蚀的特性，以及超塑成形/扩散连接工艺的整体成形的优越性，钛合金超塑成形扩散连接工艺可实现减重，且整体结构可避免飞机气动面的多处装配阶差，以提升飞机的隐身性。

钛合金超塑成形/扩散连接组合工艺在航空航天领域应用越来越广泛。随着超塑成形/扩散连接技术的不断探索和工程化应用，其零件结构已从单层板、双层板到四层板，工艺越来越复杂。且根据零件的应用场景，成形零件外形从平腹板面向曲面甚至是圆环转变，成形区域从单型腔向多型腔转变。

然而，一方面，模具在数控加工中的加工精度很难保证在成形过程中，零件扩散连接区域处于完全贴合并受压状态。另一方面，钛合金超塑成形/扩散连接组合工艺的成形温度通常为800-920℃之间。在成形过程中，机床上下平台和模具需长时间承受高温高压，即使机床平台和模具具有较强的红硬性和抗蠕变强度，在长期的使用过程中仍不可避免发生一定的蠕变。

因此，超塑成形/扩散连接的零件常常出现机械加载不贴合造成的零件局部区域未实现扩散连接，整体焊合率不够的现象，机械加载的扩散连接方式工艺稳定性差，且长期的高温高压使得模具变形严重，且使用寿命大幅缩短。

公开号为CN 104588982A，公开日为2015年05月06日的中国专利文献公开了一种大曲率复杂型面钛合金零件的超塑成形/扩散连接成形方法，包括如下步骤：

(1)坯料钣金预成形

根据最终成形零件的外形尺寸计算零件的展开尺寸，在零件易起皱区域对 板材坯料进行预先切除多余料处理，并预留后续焊接工序合理间隙，两端预留定位面；将模具放入热成形机升温，将内、外层板材坯料分别放入模具成形，成形后对内、外层板材坯料分别焊接，再同时放入模具热校形；

(2)毛坯件装配及焊接

将步骤(1)热校形所得内、外层板坯料进行表面处理，然后按照双层结构要求，对内层板材坯料的外表面进行止焊剂图形涂敷，合装外层板材坯料得双层结构毛坯件，由两端预留定位面定位固定，对双层结构毛坯件的端面进行封焊；

(3)超塑成形/扩散连接

将模具放入热成形机升温，将封焊完成后的双层结构毛坯件放入模具，由模具两端定位销及定位槽定位，在模具合模压力及气压共同作用下进行扩散连接/超塑成形；成形完毕后进行表面处理并切割到要求尺寸。

该专利文献公开的大曲率复杂型面钛合金零件的超塑成形/扩散连接成形方法，在没有压边力的帮助下，预成型及超塑成形/扩散连接成形通过同一套工装来完成，完成了大曲率复杂型面零件的一次热成形，克服了零件的起皱失稳现象，降低了工艺难度和工装结构复杂性。但是，仍然存在钛合金复杂型面气动加载超塑成形扩散连接焊合率不够的问题，不能保障零件的扩散质量。

发明内容

本发明为了克服上述现有技术的缺陷，提供一种复杂型面气动加载超塑成形扩散连接方法，本发明能够有效解决钛合金复杂型面气动加载超塑成形扩散连接焊合率不够的问题，并能延长超塑成形扩散连接模具的使用寿命和降低模具的返修频率。

本发明通过下述技术方案实现：

一种复杂型面气动加载超塑成形扩散连接方法，其特征在于，包括以下步骤：