[发明专利]一种消除超塑成形/扩散连接四层结构表面沟槽的方法

说明书

一种消除超塑成形/扩散连接四层结构表面沟槽的方法，①选取成形超塑成形/扩散连接四层结构的板材厚度；②在选取的板材上加工出成形超塑成形/扩散连接四层结构时的进气口；③将加工出进气口的板材焊接成为一个整体，并在进气口处焊接进气管；④将焊有进气管的整体板材加热，到一定温度后，向进气管中通气施加背压，直至板材完成扩散连接；⑤再向进气管中通气加压，使板材完成超塑成形。本发明通过施加背压方法成形超塑成形/扩散连接四层结构，可有效避免四层结构在超塑成形/扩散连接过程中的产生沟槽，通过施加背压方法制备的超塑成形/扩散连接四层结构在零件尺寸精度、型面精度、表面质量、加工效率以及制造成本等方面有显著优势。

技术领域

本发明属于精密钣金加工领域，涉及一种消除超塑成形/扩散连接四层结构表面沟槽的方法。

背景技术

超塑成形/扩散连接工艺是一种轻量化成形技术，其具有低成本、高效率和近无余量等特点，所成形的零件具有结构重量轻、结构完整性好等优点，这对于推动造价日益昂贵的现代飞行器的进一步发展有重要的现实意义。超塑成形/扩散连接四层结构被广泛应用于航空航天领域，该类结构部件产品的整体化、轻量化程度越来越高，制造精度要求也越来越高，对表面质量、加工效率和制造成本要求也越来越苛刻。

超塑成形/扩散连接四层结构在成形过程中极易产生表面沟槽缺陷，严重影响超塑成形/扩散连接四层结构的表面质量和尺寸精度，降低了超塑成形/扩散连接四层结构的加工效率，增加了超塑成形/扩散连接四层结构的制造成本。

发明内容

本发明的技术解决问题：克服现有技术的不足，提供一种消除超塑成形/扩散连接四层结构表面沟槽的方法，能消除超塑成形/扩散连接四层结构表面沟槽，有效地保证超塑成形/扩散连接四层结构的表面质量，成形出的超塑成形/扩散连接四层结构零件质量稳定，整体性好，减重效果明显，尺寸精度、型面精度以及表面质量较高，并且成形周期较短，加工成本较低。

本发明要解决的技术问题通过以下方案实现：一种消除超塑成形/扩散连接四层结构表面沟槽的方法，包括步骤如下：

步骤一：选取用于超塑成形/扩散连接四层结构成形的板材厚度，板材从上到下次序叠放，依次是上面层、上芯层、下芯层、下面层；

步骤二：在步骤一中选取的板材上、各层板材之间的对应位置处加工出成形超塑成形/扩散连接四层结构时的进气口；

步骤三：对步骤二中加工出进气口的各层板材进行焊接，保证各层板材之间的进气口位置对应，并在进气口处焊接进气管，各层板材之间形成型腔，各层板材间的进气管与对应的各层板材间的型腔相连；

步骤四、对步骤三中获得的整体板材进行加热，加热到设定的温度后，向上面层、上芯层之间的外腔上进气管和下芯层、下面层之间的外腔下进气管中通气施加背压，对板材继续升温，直至板材完成扩散连接；

步骤五：继续向上芯层、下芯层之间的内腔进气管中通气加压，完成超塑成形，得到最终的超塑成形/扩散连接四层结构。

所述板材材料为钛合金板材。

所述上面层和下面层的板材厚度相同，上芯层和下芯层的板材厚度相同。

所述的上面层和下面层选取板材厚度tm、上芯层和下芯层选取板材厚度tx之间存在关系：tm/tx＝0.5～2。

所述步骤三中，焊接后的各层板材之间形成的进气口包括上面层、上芯层之间的外腔上进气口，上芯层、下芯层之间的内腔进气口，下芯层、下面层之间的外腔下进气口；所述外腔上进气口和外腔下进气口的高度、宽度相同。

所述外腔上进气口和外腔下进气口的高度hw＝α×(tm+tx)；外腔上进气口和外腔下进气口的宽度bw＝β×(tm+tx)；其中，系数α的取值范围为0.3～0.5，系数β的取值范围为1～2。