CN105935776A - 一种钛合金耳片的复合制造方法 - Google Patents

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秦锋英
李辉
李宁
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    • B22F7/00—Manufacture of composite layers, workpieces, or articles, comprising metallic powder, by sintering the powder, with or without compacting wherein at least one part is obtained by sintering or compression
    • B22F7/06—Manufacture of composite layers, workpieces, or articles, comprising metallic powder, by sintering the powder, with or without compacting wherein at least one part is obtained by sintering or compression of composite workpieces or articles from parts, e.g. to form tipped tools
    • B22F7/08—Manufacture of composite layers, workpieces, or articles, comprising metallic powder, by sintering the powder, with or without compacting wherein at least one part is obtained by sintering or compression of composite workpieces or articles from parts, e.g. to form tipped tools with one or more parts not made from powder
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    • B22F5/10—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the special shape of the product of articles with cavities or holes, not otherwise provided for in the preceding subgroups

Abstract

本发明公开了一种钛合金耳片的复合制作方法，属于航空先进制造技术领域。本发明包括以下步骤，a、获取原材料：棒材和粉末，两者同牌号；b、锻坯制备：采用自由锻的方法锻造棒材，锻造出包含基体部分1外形的，即可保证加工基体部分1余量的最小毛坯尺寸；c、基体制备：按照基体部分的尺寸要求，对自由锻件进行粗加工，保证尺寸公差要求表面粗糙度达到扩散连接要求；d、耳片结构成型：根据耳片2尺寸设计包套，包套中注入钛合金粉末，震动后封装，利用热等静压HI技术使耳片2部分和基体部分2形成一个整体；e、精加工：对钛合金耳片的整体依次进行热处理、精加工、表面处理；本发明降低制造成本、缩短了加工周期、提高材料利用率。

Description

一种钛合金耳片的复合制造方法
技术领域
本发明属于航空大型、复杂结构的先进制造技术领域，具体涉及一种钛合金耳片的复合制作方法。
背景技术
现代大部分飞机机身结构连接部位均采用耳片结构连接，带有耳片的接头零件属于结构连接的关键受力部位，零件制造时大多采用锻造工艺制成毛坯，机械加工而成，现有的制造方法中，锻造需采用棒坯进行锻造加工，棒坯生产和锻造过程均需要较长周期，同时锻件机械加工过程中，锻件加工余量大，材料利用率较低的问题，因此零件成产过程中存在加工成本较高、周期长的问题。尤其是在大型飞机上，要求研制大规格原材料，需要投入大量经费和时间；另一方面，对整体结构制造的设备提出了新要求，需要建设新型制造设备或进行技术改造。
发明内容
本发明的目的：为了解决上述问题，提出了一种材料利用率高，节省零件制造周期，节约制造成本的钛合金耳片的复合制作方法。
本发明技术方案：一种钛合金耳片的复合制造方法，所述的钛合金耳片制造方法包括以下步骤：
a、获取原材料：棒材和粉末，两者同牌号；
b、锻坯制备：采用自由锻的方法锻造棒材，锻造出包含基体部分1外形的，即可保证加工基体部分1余量的最小毛坯尺寸；
c、基体制备：按照基体部分的尺寸要求，对自由锻件进行粗加工，保证尺寸公差要求表面粗糙度达到扩散连接要求；
d、耳片结构成型：根据耳片2尺寸设计包套，包套中注入钛合金粉末，震动后封装，利用热等静压HI技术使耳片2部分和基体部分2形成一个整体；
e、精加工：对钛合金耳片的整体依次进行热处理、精加工、表面处理；
f、无损检测：对钛合金耳片的整体进行无损检测；
优选地，所述步骤a选取原材料为TC18钛合金。
优选地，所述步骤c对基体待连接面进行机械处理：(1)、先采用800#SiC砂纸进行打磨，然后使用1000#SiC砂纸进行打磨，最后使用1200#SiC砂纸进行打磨；(2)、打磨完成后，采用超声波去污清洗并风干。
优选地，所述步骤e热处理采用双重退火，热处理工艺：先820℃热炉加热3h转至炉冷1-2h至750℃，然后风冷+620℃处理5h，最后空冷；
优选地，所述步骤e中对零件进行表面的方式是钝化处理。
优选地，所述步骤f采用超声无损检测的方式对锻件、粉-固扩散连接面及粉末材料内部进行探伤。
本发明技术方案优点：
1、降低制造成本；
2、缩短了加工周期；
3、提高材料利用率；
附图说明
图1为本发明一种钛合金耳片的复合制造方法的一优选实施例的结构示意图。
其中，1-基体部分，2-耳片结构。
具体实施方式
为使本发明实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行更加详细的描述。在附图中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而 不能理解为对本发明的限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。下面结合附图对本发明的实施例进行详细说明。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。
下面结合附图对本发明的实施例进行详细说明,请参阅图1；
1、一种钛合金耳片的复合制造方法，所述钛合金耳片的复合制造方法包括以下步骤：
a、选择TC18钛合金作为连接材料，TC18钛合金是一种α-β型高强度钛合金，用TC18钛合金替代30CrMnSiA高强度钢，采用静强度设计时可减重40％左右。TC18钛合金的突出优点是空气介质中的淬透截面厚度可达250mm，因而在制造飞机大型承力结构件方面具有明显优势。满足了飞机高减重、高可靠性要求。
b、锻坯制备：锻造采用的TC18钛合金棒材需满足棒材材料标准，将棒材加热到两相区(β转变温度以下35℃)在50MN油压机上进行锻造，每火次变形量约为25％；加热到β转变温度以下30℃，在5吨自由锻锤上进行β锻造，变形量控制约为20％。锻造出包含基体部分1外形的，即可保证加工基体部分1余量的最小毛坯尺寸；
c、基体制备：按照基体部分的尺寸要求，对自由锻件进行粗加工，满足图纸要求，对基体待连接面进行机械处理：先采用800#SiC砂纸进行打磨，然后使用1000#SiC砂纸进行打磨，最后使用1200#SiC砂纸进行打磨；打磨完成 后，采用超声波去污清洗并风干，最终达到1.6μm≥Ra≥0.8μm的表面粗糙度要求，达到尺寸公差要求连接面粗糙度达到扩散连接要求；
d、耳片结构成型：根据耳片结构2尺寸设计包套，包套中加入制备的TC18钛合金球形粉末材料，使粉末震动后封装，经过热等静压压制，使钛合金材料发生致密化，使粉末制作而成的耳片结构2和基体部分1形成一个整体，随后去除包套。TC18钛合金粉末形的工艺参数为：钛合金TC18粉末材料的成形区间温度920-950℃，压力为130-150MPa，时间为3-3.5h。
e、精加工：对钛合金耳片的整体依次进行热处理、精加工、表面处理；通过热处理保证零件的力学性能，热处理采用双重退火，热处理工艺：先820℃热炉加热3h转至炉冷1-2h至750℃，然后风冷+620℃处理5h，最后空冷；热处理完成后对零件进行精加工，采用铣削将零件精加工至零件数模要求状态，保证零件外形尺寸要求及表面质量要求。
f、无损检测：对钛合金耳片的整体进行无损检测；通过超声无损检测的方式，超声探头采用10MHZ,探头的识别精度为0.3mm，对锻件、粉-固扩散连接面及粉末材料内部进行探伤，以检测在材料的内部是否存在缺陷，保证零件质量。
本发明一种钛合金耳片的的复合制造方法，其技术方案降低制造成本，缩短了加工周期，提高材料利用率。
最后需要指出的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制。尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (6)

1.一种钛合金耳片的复合制造方法，其特征在于，所述的钛合金耳片的制造方法包括以下步骤：
a、获取原材料：棒材和粉末，两者同牌号；
b、锻坯制备：采用自由锻的方法锻造棒材，锻造出包含基体部分(1)外形的，即可保证加工基体部分(1)余量的最小毛坯尺寸；
c、基体制备：按照基体部分的尺寸要求，对自由锻件进行粗加工，保证尺寸公差要求连接面粗糙度达到扩散连接要求；
d、耳片结构成型：根据耳片(2)尺寸设计包套，包套中注入钛合金粉末，震动后封装，利用热等静压技术使耳片(2)部分和基体部分(2)形成一个整体；
e、精加工：对钛合金耳片的整体依次进行热处理、精加工、表面处理；
f、无损检测：对钛合金耳片的整体进行无损检测。
2.根据权利要求1所述的钛合金耳片的复合制造方法，其特征在于：所述步骤a选取原材料为TC18钛合金。
3.根据权利要求1所述的钛合金耳片的复合制造方法，其特征在于：所述步骤C对基体待连接面进行机械处理：
(1)、先采用800#SiC砂纸进行打磨，然后使用1000#SiC砂纸进行打磨，最后使用1200#SiC砂纸进行打磨；
(2)、打磨完成后，采用超声波去污清洗并风干。
4.根据权利要求1所述的钛合金耳片的复合制造方法，其特征在于：所述步骤e热处理采用双重退火，热处理工艺：先820℃热炉加热3h转至炉冷1-2h至750℃，然后风冷+620℃处理5h，最后空冷。
5.根据权利要求1所述的钛合金耳片的的复合制造方法，其特征在于：所述步骤e中对零件进行表面的方式是钝化处理。
6.根据权利要求1所述的钛合金耳片的的复合制造方法，其特征在于：所述步骤f采用超声无损检测的方式对锻件、粉-固扩散连接面及粉末材料内部进行探伤。
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