[发明专利]一种局部减重薄壁复杂型面中空轻量化结构超塑成形/扩散连接成形方法

说明书

本发明公开了一种局部减重薄壁复杂型面中空轻量化结构超塑成形/扩散连接成形方法，属于局部减重的高精度成形技术领域。本发明解决现有高温合金超塑成形温度高，时间长，极易造成材料成形后的性能损耗以及薄壁多层结构超塑成形后的减重区加工，极易造成机加变形，降低复杂构件成形精度等问题。本发明基于覆板自封闭结构的真空SPF/DB一体化成形技术，采用预制镂空板进行局部减重，在低性能损耗条件下实现高温合金精确成形。本发明提供的方法在扩散连接过程可实现真空的保护，有效解决薄壁板材非真空环境下热成形过程的氧化问题，可大幅提升超塑成形后材料的力学性能。同时采用预制镂空减重板，实现构件在材料厚度和空间结构上的双重减重。

技术领域

本发明涉及一种局部减重薄壁复杂型面中空轻量化结构超塑成形/扩散连接成形方法，属于局部减重的高精度成形技术领域。

背景技术

大型构件在采用现有超塑成形/扩散连接(SPF/DB)制备时，其获得的中空结构是以等厚度连续板材为原料，成形后连接区域厚度为原始材料的叠加，这显著降低了减重效果。为了大幅提升构件减重效果，现有设计上提出的连接区域变厚度方案是通过后续机械加工或者化学腐蚀等工艺去除，但是这些方式存在着加工后构件变形、壁厚难以控制、环境污染等显著问题。且现有的国内外传统大型构件的超塑成形/扩散连接均是在空气气氛中进行，单纯型面密封的方法已无法满足薄板成形的需求。因此，提供一种无需后续复杂加工处理可直接获得局部减重薄壁复杂型面中空轻量化结构超塑成形/扩散连接成形方法是十分必要的。

发明内容

本发明为了解决现有对薄壁多层结构超塑成形后的减重区加工处理过程，极易造成机加变形，降低复杂构件成形精度等问题，提供一种局部减重薄壁复杂型面中空轻量化结构超塑成形/扩散连接成形方法。

一种局部减重薄壁复杂型面中空轻量化结构超塑成形/扩散连接成形方法，该方法包括以下步骤：

步骤1，坯料加工：基于薄壁复杂型面中空结构的数模外形，采用激光切割合金板材和不锈钢板材，切割出底板、预镂空筋板和两块不锈钢覆板，所述的预镂空筋板包括减重区、连接区、扩散焊接区和空心筋格区，扩散焊接区和空心筋格区相连，扩散焊接区和减重区通过连接区连接，扩散焊接区和减重区之间除连接区外为镂空结构；所述的底板上加工有通气孔和焊接气道；

步骤2，表面处理：对步骤1获得的底板、预镂空筋板和不锈钢覆板先使用酒精或丙酮擦拭，然后进行清洗，再然后使用酒精或丙酮擦拭掉残余液体，最后使用冷风吹干；

步骤3，涂覆隔离剂：在表面处理后的底板上涂覆可剥胶，烘干后在底板上规划出与预镂空筋板相对的扩散焊接区，进行划线并剥离扩散焊接区以外区域的可剥胶，然后在剥离可剥胶后的区域以及焊接气道处喷涂隔离剂，隔离剂喷涂完成后剥离全部可剥胶；在不锈钢覆板四周粘贴5-10mm的遮盖带，并在其一侧表面喷涂隔离剂，喷涂完毕后剥离遮盖带；

步骤4，组合焊接：将表面处理后的预镂空筋板和经过步骤3处理后的底板组合焊接，焊接时保证底板上未喷涂隔离剂区域与预镂空筋板的扩散焊接区相互对应，焊接完成后在上下两个表面分别覆盖一层不锈钢覆板，保证不锈钢覆板喷涂过隔离剂的表面位于内侧，对四周封边焊接，焊接气管；

步骤5，扩散连接：将封焊后的四层板材定位装模，抽真空至10^-3Pa，升温加压，使底板和预镂空筋板之间的扩散焊接区进行扩散连接；

步骤6，超塑成形：在扩散连接后，降温，保持模具压力，通过充气管通入氩气，完成超塑成形；

步骤7，后处理：去除不锈钢覆板，剪断连接区去除减重区。

进一步地，步骤1中底板、预镂空筋板和两块不锈钢覆板的尺寸在构件尺寸轮廓方向单边增加有工艺段，所述的工艺段用于加工与模具定位装置配合使用的定位孔。

进一步地，合金板材为钛合金板。