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1、(10)申请公布号 CN 103567271 A (43)申请公布日 2014.02.12 CN 103567271 A (21)申请号 201310473232.4 (22)申请日 2013.10.11 B21D 26/021(2011.01) B21D 26/031(2011.01) (71)申请人 中航飞机股份有限公司西安飞机分 公司 地址 710089 陕西省西安市阎良区西飞大道 1 号 (72)发明人 张新娟 李荣 陈勇 张琰 (74)专利代理机构 中国航空专利中心 11008 代理人 陈宏林 (54) 发明名称 一种钛合金板材充气热胀成形方法 (57) 摘要 本发明公开一种钛合金板。
2、材充气热胀成形方 法， 成形工装是一组凹口尺寸相同的上下热成型 模， 该成型模的成形腔底部分别设有进气孔和一 个排气孔、 有两个需要成型的钛合金板材毛料、 有 气源和气源控制柜、 有高温炉以及检测容器 ； 实 现充气的量化和胀形过程的可视化， 减少了零件 的成形差异。 (51)Int.Cl. 权利要求书 1 页 说明书 3 页 附图 2 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书1页 说明书3页 附图2页 (10)申请公布号 CN 103567271 A CN 103567271 A 1/1 页 2 1. 一种钛合金板材充气热胀成形方法， 其特征在于含有以下装置。
3、和步骤 ： 1） 成形工装是一组凹口尺寸相同的上下热成型模， 该成型模的成形腔底部分别设有进 气孔和一个排气孔、 有两个需要成型的钛合金板材毛料、 有气源和气源控制柜、 有高温炉以 及检测容器 ； 2) 将两个需要成型的钛合金板材毛料的表面除其工艺周边外涂上止焊剂， 然后将两个 需要成型的钛合金板材毛料的表面对扣， 另有一根钛合金通气管夹在该板材毛料之间的夹 层腔内， 钛合金通气管的一端通向该板材毛料的工艺周边之外， 采用焊接方法对该板材毛 料的工艺周边实现密封 ； 3） 将步骤 2） 所述的密封工艺周边后的钛合金板材毛胚， 夹接在步骤 1） 所述成形工装 的凹口尺寸相同的上下热成型模的成形腔。
4、之间 ； 4） 将步骤 3） 所述的成形工装置于高温炉内， 通过通气管分别将该热成型模的进气孔和 夹接在钛合金板材毛料之间的钛合金通气管与置于高温炉外的气源和气源控制柜连通， 同 时该热成型模的排气孔通过通气管插入位于高温炉外的检测容器内的液面下， 形成气体流 动通道 ； 5） 通过气源控制柜向热成型模的上下成形腔内匀速充气， 用于防止毛胚表面因与空气 接触生成氧化层 ； 6） 待高温炉内的热成型模升温至预定温度时， 停止对成形模的成形腔内充气， 通过气 源控制柜向钛合金板材毛料的夹层腔充气热胀成形， 观察充气检测容器中气泡的产生速度 来判断毛胚胀形的速度， 当无气泡产生时表明已胀形完毕， 保。
5、温一段时间后取出毛胚， 剪切 工艺周边成形零件。 权 利 要 求 书 CN 103567271 A 2 1/3 页 3 一种钛合金板材充气热胀成形方法 技术领域 0001 本发明涉及钛合金板材充气热胀成形技术领域， 具体是一种利用钛合金板材在热 蠕变状态下， 采用充气热胀成形的工艺方法实现零件成形的方法。 技术背景 0002 目前钛合金热蠕变成形方法通常采用偶合模成形的方式， 但在成形的过程中， 材 料由于受压流动失去约束， 在偶合模未达到闭合状态时， 材料表面已布满皱褶， 致使零件出 现严重的死皱而报废的现象， 严重制约着零件的质量。鉴于此， 必须寻找一种新的成形方 法， 取代偶合模工作方式。
6、。 0003 申请人于 2008 年申请的专利 ZL200820005892.4， 提供了 “一种用于钣金热蠕变成 形的冲压装置” ， 该充压装置， 在钣金毛料的热蠕变成形过程中与成形凹模配套使用， 钣金 毛料置于成形凹模与充压装置之间， 该充压装置像帽子一样扣压在钣金毛料的上侧面并保 持密封， 通过压力源向充压装置的凹腔输送高压惰性气体， 通过惰性气体给钣金毛料均匀、 持续施加压力， 使钣金毛料逐步蠕动变形与成形凹模贴胎。 本专利的优点是 ： 该充压装置结 构简单， 可与不同的成形凹模配套使用， 能保证钣金毛料在热蠕变成形过程中受力均匀， 有 效解决了零件在成形过程中出现大量皱褶的难题。在实。
7、际使用中， 该专利技术存在以下劣 势 ： 1. 气源不可控， 只通过简单的阀门控制， 不能对充气进行量化 ； 2. 每一次充气成形过程 只能成形一项零件， 生产效率低 ； 3. 充气成形过程中， 因缺少反映零件成形程度的检测装 置， 对成形的过程不易控制。 以上劣势对零件批量生产造成不利影响， 如因充气过程不能量 化， 每一次生产只能凭借经验， 不能形成统一标准， 批量生产出的零件会存在壁厚不均、 贴 胎间隙差别大的问题， 严重影响零件批生产质量。 发明内容 0004 为克服现有技术的不足， 本发明的目的在于公开一种钛合金板材充气热胀成形方 法。 0005 一种钛合金板材充气热胀成形方法， 其。
8、特征在于含有以下装置和步骤 ： 0006 1） 成形工装是一组凹口尺寸相同的上下热成型模， 该成型模的成形腔底部分别设 有进气孔和一个排气孔、 有两个需要成型的钛合金板材毛料、 有气源和气源控制柜、 有高温 炉以及检测容器 ； 0007 2) 将两个需要成型的钛合金板材毛料的表面除其工艺周边外涂上止焊剂， 然后将 两个需要成型的钛合金板材毛料的表面对扣， 另有一根钛合金通气管夹在该板材毛料之间 的夹层腔内， 钛合金通气管的一端通向该板材毛料的工艺周边之外， 采用焊接方法对该板 材毛料的工艺周边实现密封 ； 0008 3） 将步骤 2） 所述的密封工艺周边后的钛合金板材毛胚， 夹接在步骤 1） 。
9、所述成形 工装的凹口尺寸相同的上下热成型模的成形腔之间 ； 0009 4） 将步骤 3） 所述的成形工装置于高温炉内， 通过通气管分别将该热成型模的进气 说 明 书 CN 103567271 A 3 2/3 页 4 孔和夹接在钛合金板材毛料之间的钛合金通气管与置于高温炉外的气源和气源控制柜连 通， 同时该热成型模的排气孔通过通气管插入位于高温炉外的检测容器内的液面下， 形成 气体流动通道 ； 0010 5） 通过气源控制柜向热成型模的上下成形腔内匀速充气， 用于防止毛胚表面因与 空气接触生成氧化层 ； 0011 6） 待高温炉内的热成型模升温至预定温度时， 停止对成形模的成形腔内充气， 通 过。
10、气源控制柜向钛合金板材毛料的夹层腔充气热胀成形， 观察充气检测容器中气泡的产生 速度来判断毛胚胀形的速度， 当无气泡产生时表明已胀形完毕， 保温一段时间后取出毛胚， 剪切工艺周边成形零件。 0012 所述的检测容器是盛有液体的器皿， 液体可以是水等中性溶液。 0013 所述的气源控制柜包括手动、 自动两种模式， 可以根据需要， 设置不同的压力和充 气速度， 参数可以保存和自动运行。实现过程控制的统一， 减小零件之间的差异。 0014 本发明的有益效果是 ： 1） 通过气源控制柜向热成型模的上、 下成形腔内匀速充入 惰性气体， 气源控制系统实现充气的量化， 进而形成统一的工艺标准， 惰性气体可以。
11、防止毛 胚表面因与空气接触生成氧化层 ； 2） 通过气源控制柜向毛胚的夹层腔充气热胀成形， 通过 观察检测容器中气泡的产生速度来判断毛胚胀形的速度， 实现胀形过程的可视化 ； 3） 通过 采用双层毛料板四周焊接， 中间充气， 上下型腔同时成形的工艺方法， 每一次都能够成形出 两项及以上零件， 大大提高生产效率， 节约大量能源和人工成本 ； 4） 实现了零件批量生产的 工艺方法统一、 过程控制统一， 零件质量统一， 大大减少了零件的差异。 0015 以下结合实施例附图对该申请作进一步详细描述 ： 附图说明 0016 图 1 是本发明钛合金板材充气热胀成形方法示意图 0017 图 2 是成形工装的。
12、结构示意图 0018 图 3 是成形工装的结构剖视图 0019 图 4 是钛合金板材成形毛胚的示意图 0020 图中编号说明 ： 1 气源、 2 控制柜、 3 成形工装、 4 检测容器、 5 高温炉、 6 成形毛料、 7 进气孔、 8 通气管、 9 排气孔、 10 成形腔、 图 3 中的箭头是指惰性气体的流动方向。 具体实施方式 0021 参见附图， 本申请的钛合金板材充气热胀成形方法如图所示， 成形工装 3 由一组 凹口尺寸相同的、 可上下对扣密封的热成型模组成， 该成型模的成形腔 10 的底部分别设有 进气孔 7 和一个排气孔 9、 有两个需要成型的钛合金板材毛料 6， 气源 1 是一组惰。
13、性气体瓶， 气源控制柜 2 通过通气管将气源 1 与成形工装 3 以及检测容器 4 连通， 成形工装 3 置于高 温炉 5 内。 0022 1） 板材毛料的准备 0023 将两个需要成形的钛合金板材毛料 6 的表面除其工艺周边外涂上止焊剂， 然后将 两个需要成型的钛合金板材毛料的表面对扣， 另有一根钛合金通气管 8 夹在该板材毛胚之 间的夹层腔内， 钛合金通气管 8 的一端通向该板材毛胚的工艺周边之外， 采用焊接方法对 说 明 书 CN 103567271 A 4 3/3 页 5 该板材毛胚的工艺周边实现密封， 即完成板材毛料的准备。 （如图 4） 0024 2） 板材毛料的气密性检查 002。
14、5 将步骤 1） 焊接后的板材毛料放入清水池中， 连通气源控制柜 2 与板材毛料的通 气管 8， 向板材毛料的夹层腔充入少量气体， 通过观察毛胚周边是否有气泡产生来检测气密 性。 0026 3） 充气热胀成形过程 0027 将气密检查后的板材毛料夹接在已达到一定温度的热成型工装 3 的上下模的成 形腔 10 之间， 板材毛料 6 的工艺周边夹接在上下模的周边， 将成形工装 3 置于高温炉 5 内， 通过通气管分别将成形模的进气孔 7 和夹接在板材毛料 6 之间的钛合金通气管 9 与置于高 温炉 5 外的气源 1 和气源控制柜 2 连通， 同时该热成型模的排气孔 9 通过通气管插入位于 高温炉 。
15、5 外的检测容器 4 内的液面下 ； 通过气源控制柜 2 向热成型模的上下成形腔内匀速 充气 ； 待高温炉 5 内的热成型模保温一定时间后， 停止对成形腔充气， 气源控制柜 2 通过通 气管 8 向板材毛料 6 的夹层腔充气热胀成形， 通过观察检测容器 4 中气泡的产生速度来判 断板材毛料 6 胀形的速度， 当无气泡产生时表明已胀形完毕， 保温一段时间后取出成形的 板材毛料， 剪切工艺周边成形零件。 这里的成形工艺为钛合金热成形的常规工艺， 在此不做 赘述。 说 明 书 CN 103567271 A 5 1/2 页 6 图 1 图 2 图 3 说 明 书 附 图 CN 103567271 A 6 2/2 页 7 图 4 说 明 书 附 图 CN 103567271 A 7 。