[发明专利]一种钛合金密闭带筋空心结构成形方法

说明书

本发明涉及一种钛合金密闭带筋空心结构成形方法。该方法包括：采用机械加工的方法完成带有型腔和立筋的零件毛坯；清理零件半坯表面，将两件毛坯焊接成一个整体毛坯，并对毛坯进行抽真空处理；将封焊好的毛坯，依次按照相应位置放入模具之中；用两包套将模具包裹，并封焊包套周边且利用气管进行抽真空处理；将抽真空处理后的模具放入真空加热炉内；真空加热炉升温，到达一定温度后，向炉腔内充入一定压力的惰性气体并保持一定的时间；停止真空炉加热，卸载炉腔内压力。当温度达到室温时，取出模具，去除表面包套，将扩散后的毛坯零件取出。

技术领域

本发明涉及钛合金超塑成形/扩散连接(SPF/DB)技术领域，特别是涉及一种钛合金密闭带筋空心结构成形方法。

背景技术

钛合金超塑成形/扩散连接技术(Superplastic Forming and DiffusionBonding简称SPF/DB)被广泛应用于航空航天领域，主要是由于超塑成形/扩散连接技术具有柔性设计和轻量化的制造一体化的优势，实现结构的减重。

真空扩散焊技术，是把两个或两个以上的固相材料紧压在一起，置于真空或保护气氛中加热至母材熔点以下温度，对其施加压力使连接界面微观塑性变形达到紧密接触，再经保温、原子相互扩散而想成牢固结合的一种连接方法。利用扩散焊技术成形密闭带筋空心零件，是将两个加工带型腔立筋的工件的断面磨光后放在一起，在真空炉环境下加热到金属熔化温度的0.7～0.9倍，在压头加压条件下使工件接触面发生局部塑性变形，发生金属原子间的连接和原子间的互相扩散从而实现两个工件的连接，形成密闭空心结构。

利用SPF/DB组合工艺技术成形钛合金密闭空心带筋结构，其工艺过程复杂，工艺参数多、设备温度均匀性要求高，升降温时间长，成形效率较低。另外，在超塑成形过程中，筋条容易出现缺失、扩散连接焊合质量不稳定，且表面质量控制难度大。

真空扩散焊一般需要一般需要设备具有精确的压力控制装置、特殊的压头材料。一般地真空扩散采用压头对工件施加机械力进行扩散，对施力表面的平面度要求很高。另外，真空扩散焊受限于设备平台尺寸，往往采用单件零件扩散焊生产，导致生产效率不高。

发明内容

本发明实施例提供了一种钛合金密闭带筋空心结构成形方法，通过采用惰性气体作为加载方式，通过多层模具进行批量扩散成形，大幅提高钛合金空心结构零件成形生产效率，并保证焊合质量。

第一方面，本发明的实施例提出了一种钛合金密闭带筋空心结构成形方法，包括：

加工毛胚，通过机械加工的方法加工出两个内侧面有型腔和筋条结构的零件毛胚，将两个零件毛胚的内侧面的筋条结构及边缘对齐并焊接在一起形成一个整体毛胚，其厚度为D₁，并对整体毛胚进行抽真空处理后密封；

组装模具，将多个整体毛胚均匀的置于模具内，所述模具包括从上至下依次设置的上层模具、中层模具和下层模具，所述的中层模具上端面与上层模具下端面形成用于放置整体毛胚的上容置腔、中层模具下端面和下层模具上端面之间形成用于放置整体毛胚的下容置腔；未放置整体毛坯前的上、下容置腔高度为D₂，D₁-D₂＝△D(△D＞0)。

包覆包套，将上层模具的上侧和下层模具的下侧分别套装有用于包覆模具的模具包套，将上下两侧的模具包套的边缘封焊接在一起并与放有整体毛胚的模具共同形成组合结构，对模具包套内部进行抽真空处理后密封；

扩散成形，将抽真空后的组合结构放置与真空加热炉中升温加压，并在炉腔内充入一定压力的惰性气体；上层模具和中层模具之间的间隙、中层模具和下层模具之间的间隙由D₁变为D₂。

降温出炉，停止加热，卸载炉腔内的压力，取出组合结构，去除模具包套和模具，取出成形后的零件。