[发明专利]一种航空用TC18钛合金止动块组合式快速制造方法

说明书

本发明公开了一种航空用TC18钛合金止动块组合式快速制造方法包括步骤1：采用数值模拟技术终锻模拟，并选取一定欠压量的锻件尺寸作为预锻件尺寸，优化并切片处理STL模型；步骤2：将STL模型导入电弧增材制造设备，TC18丝材安装到电弧增持制造设备，设置加工参数和扫描路径，充入高纯氩气，预热成型基板；一次成型预锻件；步骤3：获取预锻件相转变点温度Tsubgt;β/subgt;；步骤4：在预锻件表面喷涂玻璃润滑剂，加热后模锻成型；步骤5：对模锻成型后预锻件采用多重退火的方式进行热处理；步骤6：喷砂处理后获取TC18钛合金止动块。本发明基于数值模拟技术设计止动块预锻件，采用电弧增材制造快速成型，最后进行一火终锻，整个流程具有成型速度快，性能稳定的优势。

技术领域

本申请涉及高强钛合金零件制造技术领域，具体涉及一种航空用TC18钛合金止动块零件的组合制造方法。

背景技术

TC18合金的成分为Ti-5Al-5Mo-5V-1Cr-1Fe，是一种高强高韧的航空钛合金，具有比强度高、韧性好、抗腐蚀性能优异等优点，在航空航天中具有重要的应用，大量应用于各类飞机的起落架、横梁等机身部件。

止动块是是飞机舱门关闭后将舱门锁定的零件，是航空飞行器重要的结构件。止动块的服役环境通常存在疲劳载荷，因此用于止动块生产的材料需要满足强度高，韧性好，所以通常采用高强高韧钛合金锻造而成，由于止动块的几何形状复杂，在锻造生产过程中需要经过多火次制坯、预锻以及终锻成型，导致生产流程长，生产效率低。

电弧增材制造技术是一种新兴的金属3D打印技术，通过采用焊接电弧作为热源，将金属丝融化，按照设定的扫描路径进行逐层堆积材料从而实现三维部件的制造。与传统金属加工技术或其他粉末床增材技术相比，电弧增材制造技术的原材料利用率更高，成型效率更快，同时对成型零件的形状无任何限制，适用于各类大型金属部件的成型。基于以上优势，电弧增材制造技术被认为在航空结构部件的制造领域具有较大的应用前景。然而，电弧增材制造技术是一种逐点烧结、逐层累积的制造方式，成型过程中的凝固速率极快，存在方向性的热传导，导致成型的钛合金的凝固组织粗大，相析出较不均匀，进而导致了力学性能的各向异性和不稳定，极大限制了其应用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种航空用TC18钛合金止动块零件的组合制造方法，该方法基于数值模拟技术设计止动块预锻件，采用电弧增材制造快速成型，最后进行一火终锻，整个流程具有成型速度快，性能稳定的优势。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种航空用TC18钛合金止动块组合式快速制造方法，包括如下步骤：

步骤1：采用数值模拟技术对止动块终锻模拟，并根据模拟结果选取一定欠压量的锻件尺寸作为预锻件尺寸，优化预锻件尺寸并输出STL模型，对STL模型切片处理；

步骤2：将切片处理后的STL模型导入电弧增材制造设备，将预处理后的TC18丝材安装到电弧增材制造设备，设置电弧增材制造设备的加工参数和扫描路径，充入高纯氩气，预热成型基板；按照设置的加工参数和扫描路径一次成型TC18钛合金止动块的预锻件；

步骤3：获取预锻件相转变点温度T_β；

步骤4：在预锻件表面喷涂玻璃润滑剂，并加热到温度(T_β+20)～(T_β+40)℃保温1～2h后模锻成型，模锻成型中的锻造变形量按照步骤1中所述欠压量执行；

步骤5：对模锻成型后预锻件采用多重退火的方式进行热处理；多重退火的方式进行热处理是指一级热处理温度为(T_β-50)～(T_β-30)℃，保温1～3h，然后冷到二级热处理温度(T_β-100)～(T_β-80)℃，保温1～3h，空冷至室温；最后再进行时效处理，时效温度590～620℃，保温4～6h，空冷至室温；