[发明专利]一种新型钛合金航空空心叶片热气胀成形工艺

说明书

本专利涉及空心叶片成形工艺技术领域，具体是一种新型钛合金航空空心叶片热气胀成形工艺，包括以下步骤：S1：板坯焊接，将榫头板、叶身面板、桁架芯板、叶身面板、榫头板依次叠放，并进行焊接；S2：预成形，在工件加热的同时通过压力机合模作预成形；S3：局部数控加工、修形；S4：热气胀成形，将工件加热并保持温度，经工件入气孔管道对其注入超高压气体，进行热气胀成形；S5：精加工及抛光，对热气胀成形后的空心工件进行精加工和表面抛光处理。自阻式加热的热气胀成形以较低温度、较短时间实现空心风扇叶片的热气胀形和整形，避免钛合金长时间加热带来的材料强度下降问题，解决了现有生产设备及模具成本高、能耗高、生产率低等问题。

技术领域

本发明涉及空心叶片成形工艺技术领域，具体是一种新型钛合金航空空心叶片热气胀成形工艺。

背景技术

国外经过近几十年的发展，成功将钛合金宽弦空心风扇叶片应用于航空发动机。宽弦空心风扇叶片具有增加航空发动机压气机喘振裕度、抗外物损伤、提高推力和减少叶片数量等优点，以实现发动机零部件的高性能和轻量化。

目前钛合金风扇叶片的空心部分以桁架结构为主，即内部以三角形桁架进行加强。桁架结构空心风扇叶片的成形工艺路线，一般为扩散连接+热扭转+超塑成形。这一工艺路线，虽然利用了超塑成形的变形量大、流动应力低、无缩颈的优点，但工件需长时间整体高温加热，这导致生产设备及模具成本高、能耗高、生产率低、材料的强度性能下降等缺点。

发明内容

本发明意在提供一种新型钛合金航空空心叶片热气胀成形工艺，以解决现有使用加热炉腔内成形的生产设备及耐高温模具成本高、能耗高、生产率低等问题。

为了达到上述目的，本发明的基础方案如下：一种新型钛合金航空空心叶片热气胀成形工艺，包括以下步骤：

S1：板坯焊接，所述板坯包括两块叶身面板、一块桁架芯板和两块榫头板，在板坯上预留入气孔管道，并在不需要焊接的板坯局部涂上阻焊剂，随后将榫头板、叶身面板、桁架芯板、叶身面板、榫头板依次叠放，并进行焊接；

S2：预成形，将焊接后的工件放入到连接大电流发生器带工件自阻加热功能的预成形模具工装上，在工件加热的同时通过压力机合模作预成形；

S3：局部数控加工、修形；

S4：热气胀成形，将加工修形后的工件放入到连接大电流发生器带工件自阻加热功能的超高压气胀成形模具工装上，然后压力机合模，以大电流自阻加热方式将工件加热并保持温度，通过超高压气体增压系统，经工件入气孔管道对其注入超高压气体，进行热气胀成形；

S5：精加工及抛光，对热气胀成形后的空心工件进行精加工和表面抛光处理，获得航空发动机空心风扇叶片成品。

进一步，所述步骤S1中叠放好的板坯放入扩散连接设备进行扩散焊接。

进一步，所述步骤S2中预成形主要包括一次热弯和至少一次热扭工序。

进一步，所述步骤S4中，工件加热温度为700-800℃。

进一步，所述步骤S4中，所述超高压气体的压力为20-70MPa。

进一步，所述超高压气体为经过增压的惰性气体。

本方案的有益效果：(1)热气胀成形可以大大缩短空心风扇叶片在高温停留的时间，以较低温度、较短时间实现空心风扇叶片的热气胀形和整形，避免钛合金长时间加热带来的材料强度下降问题，且生产效率更高，成品的材料性能与原材料基本等同。

(2)本方案的加热温度由通常的900℃以上降为700-800℃左右，同时工件由真空加热炉加热改为以通过大电流进行工件自阻加热，从而达到节能的目的，另外，成形过程中不需要较高真空度，减小了真空设备投入和耗电；不需大型耐高温模具，降低了模具制造成本。

附图说明