一种钛合金筒形三层结构的超塑成形/扩散连接成形方法

摘要

本发明属于钣金成形技术，涉及一种钛合金筒形三层结构的超塑成形/扩散连接成形方法。本发明通过采用新型毛坯结构形式和制坯方法，可靠实现了三层结构止焊剂涂敷、筒体定位等要求，筒体毛坯采用热等静压DB和筒体SPF分步成形的方法，降低了工艺的难度和复杂性，提高了结构灵活性。创新性的在筒体间加入了分隔环，避免了筒间碰撞导致的止焊剂脱落，实现了在毛坯上直接加工形成进排气道，不用在模具上加工气道，降低了工装结构复杂性。稳定可靠实现了钛合金筒形三层结构SPF／DB成形，提高了成形质量和工艺稳定性。将SPF/DB工艺方法从成形平板夹层结构拓展到了成形筒形回转夹层结构，扩大了该工艺的应用领域，实现了较好经济和技术效益。

主权项

一种钛合金筒形三层结构的超塑成形/扩散连接成形方法，其特征是，（1）单筒制备（1.1）制备外筒（3）根据最终成形零件的外形尺寸计算外筒（3）下料尺寸，按该下料尺寸切割钛合金板材，将此板材料滚弯成筒形，采用激光焊或氩弧焊对对接缝进行焊接；（1.2）制备芯筒（4）按照外筒（3）内径与芯筒（4）外径之间间隙为0.5mm‑1mm的要求，计算芯筒（4）下料尺寸，按该下料尺寸切割钛合金板材，将此板材料滚弯成筒形，采用激光焊或氩弧焊对对接缝进行焊接；（1.3）制备内筒（5）按照内筒（5）外径与芯筒（4）内径之间间隙为0.5mm‑1mm的要求，计算内筒（5）下料尺寸，按该下料尺寸切割钛合金板材，将此板材料滚弯成筒形，采用激光焊或氩弧焊对对接缝进行焊接；根据设计好的筒体尺寸，将焊接好的三个单筒分别装入相应的热胀形模具，进行热校形，将各个单筒成形到相应尺寸。（2）筒体止焊剂图形制备对各个单筒进行表面处理，然后按照三层结构要求对内筒（5）表面进行止焊剂图形涂敷，对于三层结构由于要在一个芯筒（4）内外壁涂敷对应的止焊剂非常困难，本专利提出了一种对芯筒（4）和直径较小的内筒（5）外壁进行涂敷的方法解决了该问题，其表面要涂敷止焊剂，涂敷前采用专用分度头工装，根据所需立筋数量进行分度划线，根据划线留好立筋扩散区。划线完毕，采用手工覆膜、刻形和止焊剂涂敷。（3）筒体装配按照外筒（3）‑芯筒（4）‑内筒（5）的顺序将三个单筒依次套装，同时将芯筒（4）的外壁上的扩散区与内筒（5）的外壁上的扩散区相对位置匹配固定，套好后先采用亚弧焊点焊的方式将三个单筒进行固定，然后对装配好的三层结构筒两端面进行封焊，并留好内层进气道，在进气道口上焊接进气管；（4）毛坯扩散连接将封焊完成的三层结构筒毛坯装入热等静压模具，放入超塑成形设备升温，对整个筒体毛坯进行扩散连接，工艺条件为温度910‑920℃，扩散压力3Mpa；（5）筒体超塑成形扩散完毕后对筒体进行无损检测，合格后装入超塑成形模具，放入超塑成形设备进行超塑成形，成形工艺条件为温度910‑920℃，成形压力1.5Mpa。成形完毕后进行无损检测、表面处理并切割到要求尺寸，成形过程结束。