專利名稱：鈦合金制舵、翼構(gòu)件機(jī)械加工筋條/擴(kuò)散連接工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是加工鈦合金制舵、翼構(gòu)件機(jī)械加工筋條/擴(kuò)散連接工藝。
背景技術(shù)：
在航空、航天器中舵、翼構(gòu)件常采用四層鈦合金板料經(jīng)超塑成形/擴(kuò)散連接工藝 加工，鈦合金四層超塑成形/擴(kuò)散連接工藝是成形溫度是指將成形模具升溫至910°C 950°C，在兩路成形氣路輸入氬氣，同時中間兩層抽真空，使這兩層未涂隔離劑位置擴(kuò)散到 一起，在成形設(shè)備中保持一定的壓力和一定的時間之后，向中間層輸入氬氣，外面兩層的氣 壓逐漸減小，這個過程實(shí)現(xiàn)了中間兩層的起塑成形及與外面的擴(kuò)散連接。起塑成形/擴(kuò)散連接工藝流程(1)下料按圖紙尺寸下料，下四張鈦合金板材， 單邊放量50mm，要求周邊對齊，否則在焊接時各層板之間難以密土封封，公差士0. 25mm； ⑵定位、劃線按定位耳片、樣板劃線；(3)銑通氣槽銑切氣孔槽，寬度為3mm 4mm，深 度約為板料厚度的40% 50%，銑切后打磨支除毛刺；(4)酸洗將板料放在酸洗槽中，表 面酸洗除油，以保證板料表面潔凈，無雜質(zhì)及氧化皮；酸洗配方每升水含硝酸500毫升 550毫升和氫氟酸200毫升 300毫升；(5)涂隔離劑按照所劃輪廓線在板料上的非擴(kuò)散 連接區(qū)域涂覆隔離劑，并在氣孔槽與氣路通道處涂覆隔離劑；隔離劑主要成分為氧化釔 或氮化硼；(6)通氣管路制備參照設(shè)備平臺尺寸制備零件通氣管路，管路長度以零件放置 在平臺中央為宜，管路折彎位置不能有裂紋、斷裂等缺陷；(7)焊接采用氬弧焊接方式進(jìn) 行焊接板料周圈及管路，焊接完成后檢查管路及口袋氣密性；(8)裝模清理模具表面，保 證型面部分無雜質(zhì)，在毛坯外表面和模具表面涂隔離劑便于起模，將模具擺放于超塑成形 設(shè)備(Loire FSP400T鈦合金熱成形機(jī))爐腔中央位置，模具上下墊保溫石棉氈，連接管路 和測溫?zé)犭娕?，關(guān)閉爐門，進(jìn)行升溫；(9)升溫升溫至成形所需溫度(鈦合金成形溫度為 910°C 950°C )，期間零件要充高純度氬氣進(jìn)行保護(hù)；(10)成形在超塑成形設(shè)備上按設(shè) 備控制程序進(jìn)行成形。其不足是1、超塑成形/擴(kuò)散焊接四層結(jié)構(gòu)在內(nèi)層超塑外層擴(kuò)散工 序時，容易出現(xiàn)三角區(qū)缺陷，使零件外表容易溝槽，造成零件報廢。2、超塑成形/擴(kuò)散焊接 立筋時，局部有間隙，沒有擴(kuò)散焊上，使立筋的承載能力降低。3、成形零件厚度越薄、零件的 成形面積越大時鈦合金超塑成形/擴(kuò)散焊接四層結(jié)構(gòu)零件成形性越差。4、超塑成形的筋條 易偏離，使內(nèi)部結(jié)構(gòu)的位置不精確，易影響結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度，對結(jié)構(gòu)的重心影響較大。5、整個制 造同期較長，熱成形時間長，需要6 9個小時。。為避免以上不足在鈦合金四層超塑成形/ 擴(kuò)散連接工藝基礎(chǔ)上，針對制造鈦合金舵、翼結(jié)構(gòu)的工藝進(jìn)行改進(jìn)開發(fā)出鈦合金制舵、翼構(gòu) 件機(jī)械加工筋條/擴(kuò)散連接工藝。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明創(chuàng)造的目的是提供一種鈦合金制舵、翼構(gòu)件成形成功率高，成形質(zhì)量穩(wěn)定 的鈦合金制舵、翼構(gòu)件機(jī)械加工筋條/擴(kuò)散連接工藝；本發(fā)明創(chuàng)造的目的是通過下述的技 術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的鈦合金制舵、翼構(gòu)件機(jī)械加工筋條/擴(kuò)散連接工藝，其步驟如下
1)、機(jī)械加工舵、翼構(gòu)件及筋條接圖紙加工；2)、酸洗將機(jī)械加工完的舵、翼構(gòu)件及筋條進(jìn)行酸洗；3)、將兩半機(jī)械加工完的舵、翼構(gòu)件及筋條對合焊接周邊及通氣管路；4)、裝模裝模之前在焊接后的舵、翼構(gòu)件外表面和模具表面涂隔離劑，將涂隔離 劑的舵、翼構(gòu)件裝在超塑成形設(shè)備內(nèi)腔中央位置，在模具上下墊保溫石棉氈；5)、升溫及輸入保護(hù)氣體；6)、成形順序如下(1)當(dāng)模具溫度升到指定溫度溫度時，向零件內(nèi)腔輸入1 3個大氣壓、體積為1 升的氣體，持續(xù)時間5分鐘；(2)向零件內(nèi)腔輸入3個大氣壓，體積為1升的氣體，續(xù)時間60分鐘；(3)向零件內(nèi)腔輸入1. 2個大氣壓、體積為1升的氣體，持續(xù)時間5分鐘；7)、降溫起模模具溫度降至500°C以下起模；8)、銑切舵、翼構(gòu)件外形。本發(fā)明創(chuàng)造的優(yōu)點(diǎn)零件成形成功率高，零件質(zhì)量穩(wěn)定，不會出現(xiàn)溝槽，筋條位置 準(zhǔn)確，重心位置穩(wěn)定。


圖1是鈦合金制舵、翼構(gòu)件內(nèi)表面結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是在鈦合金板料上加工出舵、翼構(gòu)件內(nèi)表面上的筋條和通氣槽的結(jié)構(gòu)示意 圖。
具體實(shí)施例方式依某翼構(gòu)件為例如圖1所示，翼構(gòu)件總厚度為10mm，長度尺寸為 200mm,寬度尺寸為900mm，詳述鈦合金制舵、翼構(gòu)件機(jī)械加工筋條/擴(kuò)散連接工藝，其步驟 如下1)、機(jī)械加工舵、翼構(gòu)件及筋條接圖紙加工；取兩張5. Imm等厚鈦合金板材作為 毛坯，采用數(shù)控銑切的方式，加工成對稱的兩件，利用CAD軟件CATIA進(jìn)行數(shù)控編程加工零 件內(nèi)部的筋條形狀，加工過程中采用真空吸盤及壓板壓合兩種方式對板料進(jìn)行固定，保證 加工精度。加工參數(shù)粗加工主軸轉(zhuǎn)速為1500轉(zhuǎn)/分鐘刀具進(jìn)給量為150mm/分鐘切除量 0.8_精加工主軸轉(zhuǎn)速為1000轉(zhuǎn)/分鐘刀具進(jìn)給量為200mm/分鐘切除量 0.2mm2)、酸洗將機(jī)械加工完的舵、翼構(gòu)件及筋條進(jìn)行酸洗；酸洗配方每升水含硝酸 500毫升 550毫升和氫氟酸200毫升 300毫升；表面酸洗除油，以保證板料表面潔凈， 無雜質(zhì)及氧化皮。3)、將兩半機(jī)械加工完的舵、翼構(gòu)件及筋條對合焊接周邊及通氣管路；將機(jī)械加工 舵、翼構(gòu)件及筋條加工完的兩塊對稱的構(gòu)件按照基準(zhǔn)對合，用氬弧焊封焊周邊及通氣管路， 使構(gòu)件形成一個密封的口袋；
焊接參數(shù)電弧電流110A電弧電壓IOV焊槍氬氣充量10L/min焊接完成后檢查管路及構(gòu)件氣密性。4)、裝模裝模之前，清理模具表面，去除雜質(zhì)，在焊接后的舵、翼構(gòu)件外表面和模 具表面涂隔離劑，目的是便于起模，隔離劑主要成分為氧化釔或氮化硼，將涂隔離劑的舵、 翼構(gòu)件裝在超塑成形設(shè)備(采用ACB公司制造)內(nèi)腔中央位置，在模具上下墊保溫石棉氈；連接管路和測溫 熱電偶，關(guān)閉爐門，進(jìn)行升溫。5)、升溫及輸入保護(hù)氣體；成形模具升溫至945°C，輸入高純度氬氣。6)、成形順序如下(1)向零件內(nèi)腔輸入1 3個大氣壓、體積為1升的氣體，持續(xù)時間5分鐘；(2)向零件內(nèi)腔輸入3個大氣壓，體積為1升的氣體，續(xù)時間60分鐘；(3)向零件內(nèi)腔輸入1. 2個大氣壓、體積為1升的氣體，持續(xù)時間5分鐘。7)、降溫起模模具溫度降至500°C以下起模；8)、銑切舵、翼構(gòu)件外形。利用CAD軟件CATIA進(jìn)行數(shù)控編程，銑切零件外形。優(yōu)點(diǎn)零件成形成功率高，零件質(zhì)量穩(wěn)定，不會出現(xiàn)溝槽，筋條位置準(zhǔn)確，重心位置 穩(wěn)定，熱成形時間短，只需要1 2個小時。
權(quán)利要求
鈦合金制舵、翼構(gòu)件機(jī)械加工筋條/擴(kuò)散連接工藝，其步驟如下1)、機(jī)械加工舵、翼構(gòu)件及筋條接圖紙加工；2)、酸洗將機(jī)械加工完的舵、翼構(gòu)件及筋條進(jìn)行酸洗；3)、將兩半機(jī)械加工完的舵、翼構(gòu)件及筋條對合焊接周邊及通氣管路；4)、裝模裝模之前在焊接后的舵、翼構(gòu)件外表面和模具表面涂隔離劑，將涂隔離劑的舵、翼構(gòu)件裝在超塑成形設(shè)備內(nèi)腔中央位置，在模具上下墊保溫石棉氈；5)、升溫及輸入保護(hù)氣體；6)、成形順序如下(1)向零件內(nèi)腔輸入1～3個大氣壓、體積為1升的氣體，持續(xù)時間5分鐘；(2)向零件內(nèi)腔輸入3個大氣壓，體積為1升的氣體，續(xù)時間60分鐘；(3)向零件內(nèi)腔輸入1.2個大氣壓、體積為1升的氣體，持續(xù)時間5分鐘；7)、降溫起模模具溫度降至500℃以下起模；8)、銑切舵、翼構(gòu)件外形。
全文摘要
鈦合金制舵、翼構(gòu)件機(jī)械加工筋條/擴(kuò)散連接工藝，其步驟如下1.機(jī)械加工舵、翼構(gòu)件及筋條接圖紙加工；2.酸洗；3.將兩半機(jī)械加工完的舵、翼構(gòu)件及筋條對合焊接周邊及通氣管路；4.裝模將涂隔離劑的舵、翼構(gòu)件裝在超塑成形設(shè)備內(nèi)腔中央位置；5.升溫及輸入保護(hù)氣體；6.成形(1)向零件內(nèi)腔輸入1～3個大氣壓、體積為1升的氣體，持續(xù)時間5分鐘；(2)向零件內(nèi)腔輸入3個大氣壓，體積為1升的氣體，續(xù)時間60分鐘；(3)向零件內(nèi)腔輸入1.2個大氣壓、體積為1升的氣體，持續(xù)時間5分鐘；7.降溫起模；8.銑切舵、翼構(gòu)件外形。優(yōu)點(diǎn)成形成功率高，構(gòu)件質(zhì)量穩(wěn)定，筋條位置準(zhǔn)確，重心位置穩(wěn)定，熱成形時間短，只需要1～2個小時。
文檔編號B23K20/00GK101920392SQ20101022897
公開日2010年12月22日 申請日期2010年7月16日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月16日
發(fā)明者張恩輝, 張曉崴 申請人:沈陽飛機(jī)工業(yè)(集團(tuán))有限公司