[发明专利]一种空心混杂结构舵翼的制造方法

说明书

本发明公开了一种空心混杂结构舵翼，属于金属板材的基本无切削加工或处理领域，步骤一、根据所需成形的零件模型，制造相应的模具；步骤二、根据零件外形所受载荷，通过激光切割及机械加工获得原始板料和预置块；步骤三、通过热压成形获得预成形面板；步骤四、对零部件进行表面处理并在非扩散连接区域喷涂止焊剂；步骤五、整体装配封焊并焊接气管；步骤六、加热模具及多层板料并合模；步骤七、按照指定的气压加载完成扩散连接及超塑成形；步骤八、获得空心混杂结构舵翼；该方法获得的混杂结构零件不但可以满足轻量化设计，还具有抗爆炸冲击、电磁屏蔽、散热隔热、吸声降噪等多功能性。

技术领域

本发明属于金属板材的基本无切削加工或处理领域，具体是一种空心混杂结构舵翼的制造方法。

背景技术

空心结构件由于轻质高强等优点，在航空、航天、汽车、船舶等工业领域受到了广泛的关注与应用。空心结构主要包括多层板结构、蜂窝结构和点阵结构，如果将多层板结构、蜂窝结构或点阵结构等混合排布设计，可得到结构功能一体的非均匀中空结构，即空心混杂结构，该结构不但可以满足轻量化设计，还具有抗爆炸冲击、电磁屏蔽、散热隔热、吸声降噪等多功能需求，具有良好的应用前景。目前对于耐高温材料的空心混杂结构舵翼通常采用增材制造或超塑成形/扩散连接技术的方法进行成形，但是由于增材制造可成形材料较少，成形时间长、成本高，成形后内部质量及结构性能无法得到保证，难以得到广泛应用。而超塑成形/扩散连接技术作为一种典型整体中空构件制造技术，具有成形质量好、设计自由度大、外形精度高、无残余应力等优点，广泛应用于航空航天结构件的制造，适用于空心混杂结构舵翼的制造。

考虑空心混杂结构件的装配，需要在内部增加预置块以安装连接转轴；由于空心点阵结构的强度不足以支撑和传递转轴的力和扭矩，可设计成多层板结构和点阵结构的空心混杂结构。由于多层板结构与点阵结构的超塑成形/扩散连接工艺存在显著差异，使得空心混杂结构舵翼的成形工艺更加复杂，至今还未曾报道过耐高温材料的空心混杂结构舵翼制造方法。

发明内容

本发明针对空心混杂结构舵翼的成形，公开了一种空心混杂结构舵翼制造方法，该方法是实现空心混杂结构舵翼整体快速制造方法，本发明是方法是首次报道。

本发明是这样实现的：

一种空心混杂结构舵翼的制造方法，其特征在于，所述的方法为：

步骤一、按照成形的零件外形制造相应的预成形模具与超塑成形/扩散连接模具；

步骤二、根据零件外形所受载荷，采用拓扑优化设计获得芯板的网格大小与分布情况，采用激光切割的方式获得原始芯板与面板，采用机械加工的方式获得预置块；

步骤三、将面板放入加热的预成形模具中进行热压成形，成形完成后取出获得预成形面板；

步骤四、将芯、内面板、预置块、预成形面板的表面进行打磨与酸洗，再按照设计对芯板上的非焊接区域进行刻线、粘贴保护胶以及喷涂止焊剂；

步骤五、将芯板、内面板、预置块、预成形面板按顺序叠层进行装配，然后进行四周封焊并焊接进气管；

步骤六、将多层板料放入超塑成形/扩散连接模具中，使用电阻炉对模具及多层板料加热到指定温度，通过压力机对超塑成形模具加压，保证密封性；

先向预成形面板与内面板之间通入氩气，使芯板与内面板、芯板与芯板发生扩散连接；待扩散连接完成后，将该处气压降至0.3MPa，然后分别向芯板的点阵区域与多层板区域按照指定的气压曲线充入氩气使其气胀成形；待气胀成形结束后，保持低压背压再进行降温，待零件温度冷却至300℃后取出；

步骤七、将气管及工艺补充面切除，根据安装需求在预置块指定位置打孔并安装转轴，获得最终的空心混杂结构舵翼件。