[发明专利]钛合金环壳结构冷拉深-真空热蠕变复合成形方法

说明书

本发明提供了一种钛合金环壳结构冷拉深‑真空热蠕变复合成形方法，包括备料步骤、冷拉深成形步骤和真空热蠕变成形步骤；备料步骤是将钛合金平板板料切成环壳成形所需坯料；冷拉深成形步骤是将切割好的坯料置于冷拉深凹模上方，通过内外压边圈压紧，凸模在液压机的带动下与凹模贴合，实现大尺寸钛合金环壳直接冷拉深成形；真空热蠕变成形步骤是将冷拉深成形后的大尺寸钛合金环壳进行真空热蠕变精密成形，实现钛合金环壳表面无氧化成形，改变传统热拉深成形后通过酸洗方式去除表面氧化膜的状况，简化了工序，同时实现了成形过程无粉尘和废液排放，为大尺寸钛合金环壳结构零件提供一种精密、高效、绿色成形新方法。

技术领域

本发明涉及零件成形领域，具体地，涉及一种钛合金环壳结构冷拉深-真空热蠕变复合成形方法。

背景技术

上面级是多级运载火箭中独立于基础级的末级火箭，是运载火箭的重要组成部分，它和有效载荷(卫星)一起进入目标轨道后再将有效载荷分离。上面级最早用来完成地球低轨道发射任务，如今，它的功能已经发展到完成从低轨道到同步转移轨道、地球同步轨道、太阳同步轨道等各种轨道的有效载荷运送任务，并成为在轨机动、在轨服务、战时值备、再入返回等航天活动的主角。世界上主要航天大国，如美国、俄罗斯、欧洲空间局，均把发展上面级作为提高航天运输系统能力的重点进行开发。目前国外正在使用或正在进一步研制和发展的上面级有10多种型号。

随着太空军事化需求日益突显，我国空间能力建设正面临严重挑战，空间信息获取能力不足，缺乏空间环境的全方位感知能力，空间资源防护不足，缺乏对抗形势下的生存能力，太空资源威胁不足，缺乏应对不同战争态势下的威慑与实战能力。迫切需要建立一个可灵活配置、高度集成、适应快速集成灵活发射、在轨机动能力强、满足多种有效载荷要求的上面级通用平台，满足我国在空间防卫、空间控制领域的需求，提高我国对局部突发事件的空间侦查能力。

大尺寸或超大尺寸环形贮箱作为上面级通用平台在国外上面级上已有成功应用，如Briz-M，Fregat-SB上面级。上面级使用环形贮箱后，不仅能够使原上面级的技术状态得以全部继承，同时将大幅提高上面级的运载能力。另外，环形贮箱推进剂用完后抛离，能够减轻整器的飞行质量，最大幅度提高载荷的速度增量。随着航天技术的快速发展，对具有大容量的大尺寸/超大尺寸钛合金环形贮箱提出了迫切需求。

目前，大尺寸/超大尺寸环形贮箱大都采用轻质高强的钛合金材料，采用分块成形与拼接的方式制造，对大尺寸钛合金环壳结构的精密成形提出了具体需求。传统热拉深成形钛合金三维曲面件成形后需要通过酸洗方式去除表面氧化膜；专利文献CN107537876A公开了一种大口径薄壁钛无缝管的生产方法。包括以下步骤：a、制备外径200～400mm、壁厚16～40mm钛管；b、去除钛管内外表面渗气层，抛光钛管外表面；c、在钛管内表面涂抹润滑剂；d、在钛管所用原料相变温度以下对钛管进行感应加热并推制；e、再结晶退火，然后酸洗；f、重复步骤b-e直至得到外径400～800mm的钛管；g、将酸洗后的钛管内外表面涂抹润滑剂，然后进行冷拔；h、再结晶退火，然后酸洗；i、重复步骤g、h直至得到壁厚3～16mm的钛管；j、所得钛管进行真空退火处理得到钛管成品。但该发明工艺道次多、成形过程存在粉尘和废液排放等问题。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种钛合金环壳结构冷拉深-真空热蠕变复合成形方法。

根据本发明提供的一种钛合金环壳结构冷拉深-真空热蠕变复合成形方法，包括备料步骤、冷拉深成形步骤以及真空热蠕变成形步骤，

备料步骤：将钛合金平板板料切成环壳成形所需扇形坯料；

冷拉深成形步骤：将切割好的扇形坯料置于冷拉深凹模上方，通过内外压边圈压紧，凸模在液压机的带动下与凹模贴合，实现大尺寸钛合金环壳直接拉深成形；

真空热蠕变成形步骤：将冷拉深成形后的大尺寸钛合金环壳进行真空热蠕变成形。