本發(fā)明涉及一種軟模內(nèi)壓成形方法及成形裝置，具體涉及一種空心葉片粘彈塑性軟模內(nèi)壓成形方法及成形裝置，屬于空心件成形技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

葉片是航空發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部的核心零部件，其工作在高溫和高速燃?xì)鉀_擊的條件下，為了降低葉片材料所承受的溫度，通常將葉片作成空心的，內(nèi)部通空氣進(jìn)行冷卻。尺寸精度、表面質(zhì)量及壁厚均勻性是空心葉片的最為重要的屬性。目前此類(lèi)空心葉片采用的成形方法主要是鑄造成形、填蠟成形以及分瓣沖壓然后對(duì)焊的方法。鑄造成形需要經(jīng)過(guò)復(fù)雜的機(jī)械加工和電加工過(guò)程，最后拋光而成，加工工藝復(fù)雜且毛坯尺寸變化大，尤其是冶金質(zhì)量控制困難；填蠟成形將石蠟填充到筒坯內(nèi)，在室溫下成形，由于石蠟在常溫下為固態(tài)，流動(dòng)性不好，坯料貼模精度低，減薄率較高，質(zhì)量控制差；分瓣沖壓然后對(duì)焊，尺寸精度受到每一工序的影響，質(zhì)量控制困難，而且焊縫的存在嚴(yán)重影響了零件的質(zhì)量和性能。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明為解決現(xiàn)有方法加工的空心葉片，工藝過(guò)程復(fù)雜、尺寸精度低、壁厚減薄嚴(yán)重、壁厚均勻性差的問(wèn)題，而提出一種空心葉片粘彈塑性軟模內(nèi)壓成形方法及成形裝置。

本發(fā)明的一種空心葉片粘彈塑性軟模內(nèi)壓成形方法，所述成形方法是通過(guò)以下步驟實(shí)現(xiàn)的：

步驟一、制筒坯：將板料卷圓焊接制成圓形筒坯，將圓形筒坯兩端的固定段加工成直徑大于筒坯中間葉身段，葉身段與固定段之間為過(guò)渡段；

步驟二、筒坯裝入密封裝置：將筒坯裝入密封裝置中，并筒坯夾緊固定；

步驟三、密封裝置裝入壓力機(jī)：將安裝有筒坯的密封裝置安裝到壓力機(jī)上，并與上模和下模對(duì)正、定位；

步驟四、注入粘彈塑性材料：向筒坯內(nèi)注入粘彈塑性材料，同時(shí)通過(guò)溢流閥向筒坯內(nèi)部充壓，使筒坯內(nèi)部形成一定的內(nèi)壓，粘彈塑性材料的物態(tài)為半固態(tài)；

步驟五、合模成形：?jiǎn)?dòng)壓力機(jī)，壓力機(jī)帶動(dòng)上模以0.005m/s的速度下行，并對(duì)筒坯和其內(nèi)部粘彈塑性材料整體加載，直至上模與下模閉合，筒坯在粘彈塑性材料的壓力及上模、下模的作用下，與上模、下模的型腔貼合成形；

步驟六、開(kāi)啟模具：卸除成形零件內(nèi)壓，壓力機(jī)帶動(dòng)上模上行，將成形零件從密封裝置中取出，清理內(nèi)部的粘彈塑性材料，得到成形零件；

步驟七、切除工藝補(bǔ)充部分：將成形零件兩端的工藝部分切除，得到空心葉片成品。

本發(fā)明的一種空心葉片粘彈塑性軟模內(nèi)壓成形裝置，所述成形裝置包括密封裝置、上模和下模，密封裝置包括固定框架和兩個(gè)溢流閥，固定框架為四框體框架，固定框架上任意兩個(gè)相對(duì)的框體上設(shè)有階梯孔，每個(gè)階梯孔由外至內(nèi)依次為溢流閥安裝孔和筒坯安裝孔，兩個(gè)階梯孔相對(duì)于筒坯對(duì)稱設(shè)置，每個(gè)溢流閥安裝孔設(shè)置有一個(gè)溢流閥，上模和下模分別設(shè)置在筒坯的上下端，上模與下模之間設(shè)有閉合型腔。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下有益效果：

一、本發(fā)明采用粘彈塑性軟模成形方法，在室溫下成形，通過(guò)粘彈塑性材料作為內(nèi)部支撐介質(zhì)，由于粘彈塑性材料為半固態(tài)介質(zhì)，在高壓下流動(dòng)性好、容易密封、容易在筒坯內(nèi)部建立高壓。粘彈塑性軟模材料具有較強(qiáng)的應(yīng)變速率敏感性，可以在筒坯表面建立非均勻的壓力場(chǎng)，適應(yīng)于筒坯變形過(guò)程應(yīng)力的變化，而且粘性軟模材料與筒坯界面的粘性附著應(yīng)力可以促進(jìn)筒坯材料向變形較大區(qū)域流動(dòng)，提高了成形零件壁厚分布的均勻性，避免局部區(qū)域過(guò)度減薄，保證了空心葉片成形質(zhì)量。

二、本發(fā)明的成形方法成形過(guò)程簡(jiǎn)單，所需壓力較小，對(duì)成形設(shè)備要求不高，需要控制的參數(shù)少，成形尺寸精度高、壁厚均勻性好。本發(fā)明大大降低薄壁空心葉片成形減薄率，最大減薄率控制在5％以下。

附圖說(shuō)明

圖1是具體實(shí)施方式一的步驟一中筒坯1的結(jié)構(gòu)主視圖；

圖2是空心葉片安裝至密封裝置2中的剖視圖；

圖3是空心葉片粘彈塑性軟模成形初始狀態(tài)的模具結(jié)構(gòu)剖視圖；

圖4是空心葉片粘彈塑性軟模成形中間狀態(tài)的模具結(jié)構(gòu)剖視圖；

圖5是空心葉片粘彈塑性軟模成形模具閉合狀態(tài)的結(jié)構(gòu)剖視圖。

具體實(shí)施方式

具體實(shí)施方式一：結(jié)合圖1～圖5說(shuō)明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式是通過(guò)以下步驟實(shí)現(xiàn)的：

步驟一、制筒坯1：將板料卷圓焊接制成圓形筒坯，將圓形筒坯兩端的固定段1-2加工成直徑大于筒坯中間葉身段1-1，葉身段1-1與固定段1-2之間為過(guò)渡段1-3，見(jiàn)圖1；

步驟二、筒坯1裝入密封裝置2：將筒坯1裝入密封裝置2中，并筒坯1夾緊固定；

步驟三、密封裝置2裝入壓力機(jī)：將安裝有筒坯1的密封裝置2安裝到壓力機(jī)上，并與上模4和下模5對(duì)正，定位；

步驟四、注入粘彈塑性材料3：向筒坯1內(nèi)注入粘彈塑性材料3，同時(shí)通過(guò)溢流閥2-2向筒坯1內(nèi)部充壓，使筒坯1內(nèi)部形成一定的內(nèi)壓，粘彈塑性材料3的物態(tài)為半固態(tài)；

步驟五、合模成形：?jiǎn)?dòng)壓力機(jī)，壓力機(jī)帶動(dòng)上模4以0.005m/s的速度下行，并對(duì)筒坯1和其內(nèi)部粘彈塑性材料3整體加載，直至上模4與下模5閉合，筒坯1在粘彈塑性材料3的壓力及上模4、下模5的作用下，與上模4、下模5的型腔貼合成形，見(jiàn)圖5；

步驟六、開(kāi)啟模具：卸除成形零件內(nèi)壓，壓力機(jī)帶動(dòng)上模4上行，將成形零件從密封裝置2中取出，清理內(nèi)部的粘彈塑性材料3，得到成形零件6；

步驟七、切除工藝補(bǔ)充部分：將成形零件6兩端的工藝部分(即固定段1-2和過(guò)渡段1-3)切除，得到空心葉片成品。

具體實(shí)施方式二：結(jié)合圖1說(shuō)明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式為步驟一中的筒坯1的壁厚為0.15mm～1mm。其它步驟與具體實(shí)施方式一相同。

具體實(shí)施方式三：結(jié)合圖1說(shuō)明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式為步驟一中的筒坯1的材質(zhì)為不銹鋼、鈦合金或高溫合金。其它步驟與具體實(shí)施方式一或二相同。

具體實(shí)施方式四：結(jié)合圖1說(shuō)明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式為步驟一中的筒坯1長(zhǎng)度范圍為10mm～500mm，葉身段1-1的長(zhǎng)度為L(zhǎng)，固定端1-2的長(zhǎng)度為S，過(guò)渡段1-3的長(zhǎng)度為M，過(guò)渡角為φ，筒坯1的直徑按照與成形空心葉片輪廓等周長(zhǎng)的原則計(jì)算。其它步驟與具體實(shí)施方式三相同。

具體實(shí)施方式五：結(jié)合圖1說(shuō)明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式為步驟一中的筒坯1長(zhǎng)度范圍為300mm。其它步驟與具體實(shí)施方式四相同。

具體實(shí)施方式六：結(jié)合圖3說(shuō)明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式為步驟四中向筒坯1內(nèi)部充壓，其壓力為1MPa～3MPa。其它步驟與具體實(shí)施方式四或五相同。

具體實(shí)施方式七：結(jié)合圖3說(shuō)明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式為步驟四中向筒坯1內(nèi)部充壓，其壓力為2MPa。其它步驟與具體實(shí)施方式六相同。

具體實(shí)施方式八：結(jié)合圖3說(shuō)明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式為步驟四中的粘彈塑性材料3的分子量是400000g/mol～600000g/mol、粘度為10000Pa·s～16000Pa·s的高分子聚合物材料。其它步驟與具體實(shí)施方式六或七相同。

具體實(shí)施方式九：結(jié)合圖3說(shuō)明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式為步驟四中的粘彈塑性材料3的分子量是500000g/mol、粘度為12000Pa·s。其它步驟與具體實(shí)施方式八相同。

具體實(shí)施方式十：結(jié)合圖5說(shuō)明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式為步驟四中為步驟七中的空心葉片最大寬度T為10mm～300mm。其它步驟與具體實(shí)施方式八相同。

具體實(shí)施方式十一：結(jié)合圖5說(shuō)明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式為步驟四中為步驟七中的空心葉片最大寬度T為150mm。其它步驟與具體實(shí)施方式十相同。

具體實(shí)施方式十二：結(jié)合圖2說(shuō)明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式為實(shí)施一種空心葉片粘彈塑性軟模內(nèi)壓成形方法所采用的成形裝置，該成形裝置包括密封裝置2、上模4和下模5，密封裝置2包括固定框架2-1和兩個(gè)溢流閥2-2，固定框架2-1為四框體框架，固定框架2-1上任意兩個(gè)相對(duì)的框體上設(shè)有階梯孔，每個(gè)階梯孔由外至內(nèi)依次為溢流閥安裝孔2-1-1和筒坯安裝孔2-1-2，兩個(gè)階梯孔相對(duì)于筒坯1對(duì)稱設(shè)置，每個(gè)溢流閥安裝孔2-1-1設(shè)置有一個(gè)溢流閥2-2，上模4和下模5分別設(shè)置在筒坯1的上下端，上模4與下模5之間設(shè)有閉合型腔7。密封裝置2用于使筒坯1形成封閉內(nèi)腔，當(dāng)模具閉合時(shí)，筒坯1與型腔6貼合；溢流閥2-2連通葉片空腔內(nèi)部與外部，當(dāng)內(nèi)部壓力超過(guò)定值時(shí)，溢流閥2-2開(kāi)啟，葉片空腔內(nèi)部粘彈塑性介質(zhì)通過(guò)溢流閥2-2排出至葉片空腔外部；葉片空腔內(nèi)部壓力通過(guò)外接控制系統(tǒng)控制，控制系統(tǒng)控制空腔內(nèi)部壓力在允許范圍內(nèi)。