[发明专利]一种钛合金圆柱锁式折叠系统热等静压成形方法

说明书

本发明提出了一种钛合金圆柱锁式折叠系统热等静压成形方法。该方法包括模具的制备、包套制备和球形粉末的选择、热等静压前处理、热等静压过程控制和后期处理等步骤。本发明提出的一种钛合金圆柱锁式折叠系统热等静压成形方法是在采用热等静压技术对钛合金粉末进行固结、成形时，采取内部模具和外部型芯配合的方式，成形钛合金零件的特征这种方法能够完成特征成形，提升零件的成形效率，减少后期内表面的处理，缩短加工周期。

技术领域

本发明属于航空航天制造领域，特别是涉及粉末热等静压成形钛合金圆柱锁式折叠系统热等静压成形的方面。

背景技术

粉末热等静压技术，是一种利用密闭高压容器内零件受到各向均等的超高压压力状态进行成形的先进制造技术。这项技术凭借材料利用率高、加工效率高、可是实现少无切削、节材降耗等优点，其产品的应用领域不断扩大，特别是在航空航天制造领域已取得运用。

在成形钛合金圆柱锁式折叠系统相关零件时，若采用传统机加工工艺，不但费时，而且材料浪费严重，复杂结构甚至无法制造。铸造能成形复杂结构并提高材料利用率，但钛和镍等特殊材料的铸造工艺非常复杂，制件性能难以控制；锻造可有效提高制件性能，但需要昂贵的精密模具和大型的专用装备，制造成本高。而采用内形模具和外形模具配合的热等静压方法，成形相关钛合金零件，可以克服以上工艺的缺点，并实现后期少加工或无加工的目的。

发明内容

本发明提供的钛合金圆柱锁式折叠系统热等静压成形方法包括按顺序进行的下列步骤：

1)根据钛合金圆柱锁式折叠系统零件的特征制备出相关模具，由于本发明成形两个零件，采用内部模具Ⅰ、内部模具Ⅱ和外部型芯配合。

2)制备成形包套，根据模具形状和零件形状设计加工出合理的包套，该包套包括顶板和侧板焊接而成的筒体、底板、以及带有抽真空孔的上盖片，为便于焊接及节省材料，包套采用随形设计。

3)为了防止在焊接、运输等移动过程中模具发生移动，不仅底板加工出模具进行定位孔，同时制备内部模具的固定上板。

4)根根据钛合金圆柱锁式折叠系统零件的材料需求，利用等离子旋转电极法制备出球形钛合金粉末，并筛分出100-200目的粉末备用。

5)将模具以底座朝下的方式装在底板上，若模具或底板孔加工存在误差，导致过盈装配，采用人工打磨的方式实现模具和底板的紧密配合，加之固定上板的约束作用，有效地防止模具在热等静压成形的过程中的错位和移动，模具的轮廓和包套形成粉末的存储空间，然后将上述制备好的球形钛合金粉末装入筒体内，并通过机械振动或者人工振动使其密实。

6)将上盖片放置在顶板开孔处并封焊好。

7)将上述装有模具的包套放置在加热炉中加热，在高温下利用抽真空的设备通过真空管对包套内部进行抽真空处理。

8)将上述已经抽真空的包套放置在热等静压设备中，在高温高压下使球形钛合金粉末固结成形，在内部模具和外部型芯的作用下，形成钛合金零件的特征。

9)利用机械加工的方法去除包套，利用常规的机加工方法加工出钛合金零件的外部形状，由此得到嵌有模具的钛合金零件的半成品。

10)利用腐蚀加工的方式将内部模具，再利用机械加工，最终分别成形符合要求的钛合金零件。

11)进一步的所述步骤1中内部模具的材料为镍基高温合金GH4169，外部型芯的材料为45#钢材料，通过人工打磨的方式将内部模具和外部型芯嵌入到底板中。内部模具Ⅰ、内部模具Ⅱ的制造采用车床加工，表面进行抛光处理，使表面光滑。

12)进一步的所述步骤2中包套的筒体和上盖片材料选择304不锈钢，底板采用45#钢材料。