CN103658971A - 一种蜂窝形钛合金材料的扩散焊接方法及其装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种蜂窝形钛合金材料的扩散焊接方法及其装置，其方法为：首先利用模具将钛合金板料预成型，使其形成具有凹凸的波浪形预成型板料，然后将两块预成型板料镜面对称堆叠形成正六边形的预成型板料组，再将多个所述预成型板料组堆叠形成蜂窝形预成型板料堆，将所述预成型板料堆放入适宜此蜂窝形轮廓的模具中，蜂窝的每个封闭六边形中放置一根芯棒，芯棒表面涂有阻焊剂，最后将装有预成型板料堆、芯棒的模具置于扩散焊接设备中，升温加压进行扩散连接焊成一体，焊接完成后，打开模具取出芯棒，得到截面形状为蜂窝形的一体的钛合金材料。本发明提供的一种蜂窝形钛合金材料的扩散焊接方法及其装置较为完善的解决了蜂窝形钛合金材料的制造问题。

Description

一种蜂窝形钛合金材料的扩散焊接方法及其装置
技术领域
本发明涉及金属新型多功能复合材料的制造领域，尤其涉及一种蜂窝形钛合金材料的扩散焊接方法及其装置。
背景技术
金属蜂窝材料是一种新型多功能复合材料，其内部结构中含有大量线性直通孔，孔的截面形状有多种，其中以正六边形(如蜜蜂蜂窝的形状)为最优，金属蜂窝材料是一种集材料特性和宏观结构特性为一体的新型多功能金属材料，其具有高比表面积、超轻质高比刚度、散热性好，渗透通流等结构特性。钛合金由于其独特的性能已经越来越多的被应用，尤其是在航空航天领域，钛合金制件逐渐增多，航空航天领域要求零件有高的刚度、强度又要零件重量轻，蜂窝形钛合金材料能够很好的满足这种要求。然而由于钛合金加工困难，到目前为止，还没有较为可行的蜂窝形钛合金材料制备方法和工艺。现在通常研究的钛合金3层板或4层板的SPF/DB工艺成型，所得到的结构存在很多问题：如材料的均匀性差、蜂窝孔洞的截面形状不易控制、比刚度值较小等。本发明提供的一种蜂窝形钛合金材料的扩散焊接方法及其装置较为完善的解决了蜂窝形钛合金材料的制造问题。
发明内容
本发明的目的是解决蜂窝形钛合金材料的制造问题。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种蜂窝形钛合金材料的扩散焊接装置，其特征在于，包括模具和多个芯棒，所述多个芯棒均为横截面正六边形的柱体，多个芯棒可互相堆叠横截面形成蜂窝形，所述模具是六面可拆分的长方体，其内部中空形成蜂窝形外轮廓的腔体。
一种蜂窝形钛合金材料的扩散焊接方法，其特征在于包括以下步骤：
第一步，利用所述模具将钛合金板料预成型，使其形成具有凹凸的波浪形预成型板料，所述预成型板料的凹陷部分和凸起部分的形状均为半个正六边形，
第二步，将上述预成型板料的表面做好清洁处理，然后将两块预成型板料镜面对称堆叠形成正六边形的预成型板料组，再将多个所述预成型板料组堆叠形成蜂窝形预成型板料堆，
第三步，将上述预成型板料堆放入适宜此蜂窝形轮廓的模具中，蜂窝形预成型板料堆的每个封闭六边形中放置一根芯棒，芯棒大小与封闭六边形吻合，芯棒表面涂有阻焊剂，
第四步，将上述装有预成型板料堆、芯棒的模具置于扩散焊接设备中，升温加压进行扩散连接，焊成一体，焊接完成后，将模具打开，取出芯棒，就得到截面形状为蜂窝形的一体的钛合金材料。
附图说明
图1为本发明一实施方式的模具上下结构示意图。
图2为本发明一实施方式的芯棒的示意图。
图3为本发明一实施方式的预成型板料示意图。
图4为本发明一实施方式的模具、芯棒、预成型板料堆组合的截面示意图。
图5为本发明一实施方式的蜂窝形钛合金材料的示意图。
图6为本发明一实施方式的封边蜂窝形钛合金材料的示意图
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细的说明。
一种蜂窝形钛合金材料的扩散焊接装置，如图4所示，包括模具2和多个芯棒3。如图1、图4所示，模具是六面可拆分的长方体，其内部中空形成蜂窝形外轮廓的腔体，由于钛合金超塑性成型和扩散焊接需要在900℃左右高温环境下进行，故对模具材料要求较高，综合考虑性能、价格、加工等因素选用1Cr18Ni9Ti高温模具钢制造出所述模具。如图2、图4所示，芯棒3为横截面为正六边形的柱体，多个芯棒可互相堆叠横截面形成蜂窝形，同样采用高温模具钢材料制造芯棒，同时应考虑板料的厚度影响按尺寸制造出所述芯棒。
一种蜂窝形钛合金材料的扩散焊接方法，包括以下步骤：
第一步，选用1mm厚的TC4钛合金板料，然后利用模具对TC4钛合金板料在超塑性成型机上在925℃时超塑性成型，使其形成具有凹凸的波浪形预成型板料，如图3所示，预成型板料的凹陷部分和凸起部分的形状均为半个正六边形，可按照生产量确定预成型板料的数量。
第二步，将上述预成型板料的表面做好清洁处理，然后将两块预成型板料镜面对称堆叠形成正六边形的预成型板料组，再将多个所述预成型板料组堆叠形成蜂窝形预成型板料堆，根据蜂窝形钛合金材料的层数堆叠，如图4所示，本例为5块预成型板料1堆叠形成。
第三步，如图4所示，将上述预成型板料堆放入适宜此蜂窝形轮廓的模具中，相互贴合的表面预先做好除油、除杂质等清洁处理，蜂窝形预成型板料堆的每个封闭六边形中放置一根芯棒，芯棒大小与封闭六边形吻合，芯棒表面涂有阻焊剂。
第四步，将上述装有预成型板料堆、芯棒的模具(图4所示)放置在超塑性成型机(为现有技术设备)中，加压后在925℃的温度下进行扩散连接，焊成一体，焊接完成后，将模具打开，取出芯棒，就得到截面形状为蜂窝形的一体的钛合金材料(如图5所示)。
在实际生产中，蜂窝形结构的尺寸和层数可以根据需要调整，如在其上下和两侧增加钛合金平板，即可直接制造出一体式封闭的蜂窝形钛合金材料，其截面如图6所示。
使用以上所述方法制造的钛合金蜂窝材料，互相贴合的板料边融合连接为一体，材料的性能大为提高，可以应用在航空航天相应零件的制造中，也可以应用到其他诸如：汽车制造，船舶制造，建筑，体育器材等行业。
以上步骤和叙述内容是对本发明的实施方式的进一步说明，并不意味着本发明只有这些内容，对于应用本发明所提供的解决问题的方法和随之形成的工艺变化，应视为本发明权利保护范围。

Claims (2)

1.一种蜂窝形钛合金材料的扩散焊接装置，其特征在于，包括模具和多个芯棒，所述多个芯棒均为横截面正六边形的柱体，多个芯棒可互相堆叠横截面形成蜂窝形，所述模具是六面可拆分的长方体，其内部中空形成蜂窝形外轮廓的腔体。
2.一种蜂窝形钛合金材料的扩散焊接方法，其特征在于包括以下步骤：
第一步，利用所述模具将钛合金板料预成型，使其形成具有凹凸的波浪形预成型板料，所述预成型板料的凹陷部分和凸起部分的形状均为半个正六边形，
第二步，将上述预成型板料的表面做好清洁处理，然后将两块预成型板料镜面对称堆叠形成正六边形的预成型板料组，再将多个所述预成型板料组堆叠形成蜂窝形预成型板料堆，
第三步，将上述预成型板料堆放入适宜此蜂窝形轮廓的模具中，蜂窝形预成型板料堆的每个封闭六边形中放置一根芯棒，芯棒大小与封闭六边形吻合，芯棒表面涂有阻焊剂，
第四步，将上述装有预成型板料堆、芯棒的模具置于扩散焊接设备中，升温加压进行扩散连接，焊成一体，焊接完成后，将模具打开，取出芯棒，就得到截面形状为蜂窝形的一体的钛合金材料。
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