[发明专利]一种带支柱中空复杂结构件的成形模具及制造方法

说明书

一种带支柱中空复杂结构件的成形模具及制造方法。本发明涉及金属件加工制备领域。提出了一种得到变形小、尺寸精度高、焊接接头质量高、结构整体性好的带支柱中空复杂结构件的成形模具及制造方法。所述成形模具包括上模、下模以及与斜面支柱一一对应的定位支撑块。所述中空复杂结构件按以下步骤进行制造：1）、零件制备：2）、去除氧化层；3）、喷涂高温阻焊剂；4）、初步焊接；5）、检查气密性；6）、模具安装；7）、扩散焊接；8）、超塑成形；9）、冷却；10）、切割；完毕。相较于其他焊接方式，扩散焊过程中无冶金熔化现象，接头质量良好；易于实现自动化，其参数易于控制，工艺操作简单，适用于批量生产。

技术领域

本发明涉及金属件加工制备领域，尤其涉及超塑成形扩散连接技术领域。

背景技术

本发明中涉及到的带支柱的中空复杂结构件是一种应用在航空、航天、船舶、汽车等领域高温部件的冷却结构。两层板组成的中空结构，不但具有较好刚度和强度，更兼具轻质轻量的特点。同时，这种新颖的结构还具有良好的冷却效果。其作用原理是当冷却介质射流穿过结构件孔壁遇到高温气流时，在高温气流的压力和摩擦下便会弯曲下移，依附在固体壁面上形成冷却气膜，这层气膜将固体壁面与高温气流隔离开来。本发明中两层板的中空结构会在上面板下面板形成双层冷却气膜，同时从下面板进入的冷气介质冲击上面板内壁，增加冷却效果。

现有技术中，常见高温冷却结构的上下曲面板是由高温镍合金或钛合金精密铸造出来的，其材料导热系数小，硬度高，属于难加工材料，要求加工条件非常苛刻。需要在结构件的一端面板上铸造出具有外螺纹的支柱，其螺纹为加强螺纹。由于结构件整体呈一定角度的弧形，其在加工装夹过程中缺少稳定平面，借助工装进行夹紧时极易变形，不易控制，容易产生裂纹，零件加工周期长。

发明内容

本发明针对以上问题，提出了一种通过超塑成形扩散焊接技术得到变形小、尺寸精度高、焊接接头质量高、结构整体性好的一种带支柱中空复杂结构件的成形模具及制造方法。

本发明的技术方案为：所述成形模具包括上模、下模以及与斜面支柱一一对应的定位支撑块，所述支撑定位块的顶面上开设有与斜面支柱适配的斜向盲孔；

所述上模的底面呈与上面板的顶面适配的曲面状，所述下模的顶面呈与下面板的底面适配的曲面状；所述下模的顶面上开设有与成形结构件凸起部分一一对应的凹槽、与平面支柱一一对应的圆形槽、与定位支撑块一一对应的方形槽；所述凹槽与成形结构件凸起部适配，所述圆形槽与平面支柱适配，所述方形槽与定位支撑块适配。

所述上模的底面上固定连接有环形的密封凸棱，用于压住上面板的边缘处。

所述方形槽、圆形槽、凹槽以及斜向盲孔的拔模斜度为5-9°。

所述中空复杂结构件按以下步骤进行制造：

1）、零件制备：

1.1）、取金属板，并采用模具冲压出上面板和下面板；

1.2）、取若干支柱，可在支柱的一端开设外螺纹；

1.3）、根据结构件中若干空腔制备气道设计样板；

2）、去除氧化层：去除上面板和下面板待焊接面的氧化层；

3）、喷涂高温阻焊剂：

3.1）、先将气道设计样板放置在下面板上，再自上而下对气道设计样板未覆盖的区域喷涂高温阻焊剂，使得喷涂有高温阻焊剂的端面朝上；

3.2）、先将气道设计样板放置于上面板上，再自上而下对气道设计样板未覆盖的区域喷涂高温阻焊剂，最后，翻转上面板，使得喷涂有高温阻焊剂的端面朝下；

4）、初步焊接：将上面板放置在下面板上，四周进行封焊，同时在侧面焊接气嘴，形成封焊试样；