CN107283118A - 一种tc4钛合金桁架结构发动机叶片制备方法 - Google Patents

一种tc4钛合金桁架结构发动机叶片制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN107283118A
CN107283118A CN201710290247.5A CN201710290247A CN107283118A CN 107283118 A CN107283118 A CN 107283118A CN 201710290247 A CN201710290247 A CN 201710290247A CN 107283118 A CN107283118 A CN 107283118A
Authority
CN
China
Prior art keywords
plate
truss structure
titanium alloys
engine blade
preparation
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201710290247.5A
Other languages
English (en)
Inventor
陈东
李永兵
吴锋
周永松
邸伟
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Jiangsu Branch Of China Academy Of Machinery Science & Technology
Changzhou Tiantai Material Technology Co Ltd
Advanced Manufacture Technology Center China Academy of Machinery Science and Technology
Original Assignee
Jiangsu Branch Of China Academy Of Machinery Science & Technology
Changzhou Tiantai Material Technology Co Ltd
Advanced Manufacture Technology Center China Academy of Machinery Science and Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Jiangsu Branch Of China Academy Of Machinery Science & Technology, Changzhou Tiantai Material Technology Co Ltd, Advanced Manufacture Technology Center China Academy of Machinery Science and Technology filed Critical Jiangsu Branch Of China Academy Of Machinery Science & Technology
Priority to CN201710290247.5A priority Critical patent/CN107283118A/zh
Publication of CN107283118A publication Critical patent/CN107283118A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23P—METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; COMBINED OPERATIONS; UNIVERSAL MACHINE TOOLS
    • B23P15/00—Making specific metal objects by operations not covered by a single other subclass or a group in this subclass
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D5/00—Blades; Blade-carrying members; Heating, heat-insulating, cooling or antivibration means on the blades or the members
    • F01D5/12—Blades

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Pressure Welding/Diffusion-Bonding (AREA)

Abstract

本发明涉及一种TC4钛合金桁架结构发动机叶片制备方法，制备过程包括板料准备、焊袋制作、扩散连接、扭转成形、超塑成形、榫头焊装及机加工，其特征在于，板料包括面板、芯板和加强筋板；板料酸洗后，涂阻焊剂并固定加强筋板，再焊接气管并封边焊接成焊袋；再进行扩散连接、扭转成形及超塑成形，最后完成榫头焊装并对叶片表面和榫槽机加工；其中，面板与芯板厚度相同，加强筋板与扩散连接焊缝个数相同和宽度相同；板料酸洗过程，先清洗油污，再酸洗；阻焊剂用氮化硼涂在上下面板上，加强筋板粘在芯板上下两面，与上下面板无阻焊剂位置相对应。本发明可解决TC4钛合金三层板桁架结构“沟槽”缺陷及芯板设计或成形过程带来的减薄开裂问题。

Description

一种TC4钛合金桁架结构发动机叶片制备方法
技术领域
本发明涉及一种发动机叶片制备方法，具体为一种TC4钛合金桁架结构发动机叶片制备方法。
技术背景
发动机叶片是发动机重要零件，对表面质量及成形精度要求很高。发动机叶片结构形式已从单层板发展到二层板、三层板和四层板，目前国产的各型号飞行器上还未广泛使用TC4多层板超塑成形/扩散连接（SPF/DB）结构，主要原因是工艺上还不够完善。对于三层板桁架结构叶片，成形中内部芯板与面板接触后相互牵拉，导致面板上筋条交汇处易出现褶皱凹陷的问题，即面板“沟槽”缺陷问题。由于热态校形手段有限，“沟槽”无法通过常规压力加工方式校正。通常采取减薄芯板厚度来避免“沟槽”缺陷，芯板厚度远小于面板厚度，这将大大降低芯板支撑强度，三层板桁架结构的整体性能将有所降低，同时，为减小或避免“沟槽”出现，必须增大超塑成形过程的气体压力，芯板所受到的拉应力较大，受桁架结构影响，芯板厚度出现不均匀性，在中空部位与扩散连接焊缝的相交位置，将进一步减薄，甚至出现过薄的芯板因压力增大过快而形成裂纹，这对桁架结构发动机叶片性能非常不利。因此，提供一种TC4钛合金桁架结构发动机叶片制备方法。
本发明提供的一种TC4钛合金桁架结构发动机叶片制备方法，有效避免“沟槽”缺陷的同时，可保证芯板足够的支撑强度，并避免中空部位与扩散连接焊缝的相交位置减薄开裂。
发明内容
本发明提供了一种TC4钛合金桁架结构发动机叶片制备方法，以解决TC4钛合金三层板桁架结构“沟槽”缺陷及芯板设计或成形过程带来的减薄开裂问题。
为达到上述目的，本发明所提供的一种TC4钛合金桁架结构发动机叶片制备方法，制备过程包括板料准备、焊袋制作、扩散连接、扭转成形、超塑成形、榫头焊装及机加工，其特征在于，准备的板料包括面板、芯板和加强筋板；板料酸洗后，涂覆阻焊剂并固定加强筋板，再氩弧焊焊接气管并对板料封边焊接制成焊袋；将焊袋利用模具完成扩散连接、扭转成形及超塑成形，最后完成榫头焊装并对叶片表面和榫槽机加工；
进一步地，所述面板与芯板厚度相同，所述加强筋板与扩散连接焊缝个数相同和宽度相同；
进一步地，所述板料酸洗过程，首先采用丙酮清洗油污，再利用HF:HNO3：H2O（配比1:3:7）溶液酸洗氧化皮，用Na2HCO3溶液中和残留酸溶液，最后用清水冲洗并烘干；
进一步地，所述阻焊剂采用氮化硼按设计参数涂覆在上下面板上，所述加强筋板利用胶粘剂固定在芯板上下两面，并与上下面板无阻焊剂位置相对应；
进一步地，所述扩散连接温度920～930℃，气体压力2～3MPa，保压时间≥2h；
进一步地，所述扭转成形温度750～800℃；
进一步地，所述超塑成形温度870～900℃。
本发明采用增加加强筋板的方式，保证了芯板与面板厚度一致，避免了面板“沟槽”缺陷及芯板减薄容易开裂问题，可有效提高桁架结构发动机叶片整体强度水平。
附图说明
图1为TC4钛合金桁架结构发动机叶片面板靠加强筋板局部加厚示意图。
具体实施方案
下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细描述。
为解决TC4钛合金三层板桁架结构“沟槽”缺陷及芯板设计或成形过程带来的减薄开裂问题，本实施例提供一种TC4钛合金桁架结构发动机叶片制备方法，制备过程包括板料准备、焊袋制作、扩散连接、扭转成形、超塑成形、榫头焊装及机加工。准备的板料包括面板、芯板和加强筋板；板料酸洗后，涂覆阻焊剂并固定加强筋板，再氩弧焊焊接气管并对板料封边焊接制成焊袋；将焊袋利用模具完成扩散连接、扭转成形及超塑成形，最后完成榫头焊装并对叶片表面和榫槽机加工。其中，面板与芯板厚度均为2mm，加强筋板与扩散连接焊缝个数均为16个和宽度3mm；板料酸洗过程，首先采用丙酮清洗油污，再利用HF:HNO3：H2O（配比1:3:7）溶液酸洗氧化皮，用Na2HCO3溶液中和残留酸溶液，最后用清水冲洗并烘干；阻焊剂采用氮化硼按设计参数涂覆在上下面板上，加强筋板利用胶粘剂固定在芯板上下两面，并与上下面板无阻焊剂位置相对应；扩散连接温度920℃，气体压力2MPa，保压时间2h；扭转成形温度800℃；超塑成形温度900℃，气体压力2MPa；气体采用氩气。成形后的叶片表面无“沟槽”缺陷。
本发明并不限于上述实例，在本发明的权利要求书所限定的范围内，本领域技术人员不经创造性劳动即可做出的各种变形或修改均受本专利的保护。

Claims (7)

1.一种TC4钛合金桁架结构发动机叶片制备方法，制备过程包括板料准备、焊袋制作、扩散连接、扭转成形、超塑成形、榫头焊装及机加工，其特征在于，准备的板料包括面板、芯板和加强筋板；板料酸洗后，涂覆阻焊剂并固定加强筋板，再氩弧焊焊接气管并对板料封边焊接制成焊袋；将焊袋利用模具完成扩散连接、扭转成形及超塑成形，最后完成榫头焊装并对叶片表面和榫槽机加工。
2.如权利要求1所述一种TC4钛合金桁架结构发动机叶片制备方法，其特征在于，所述面板与芯板厚度相同，所述加强筋板与扩散连接焊缝个数相同和宽度相同。
3.如权利要求1所述一种TC4钛合金桁架结构发动机叶片制备方法，其特征在于，所述板料酸洗过程，首先采用丙酮清洗油污，再利用HF:HNO3：H2O（配比1:3:7）溶液酸洗氧化皮，用Na2HCO3溶液中和残留酸溶液，最后用清水冲洗并烘干。
4.如权利要求1所述一种TC4钛合金桁架结构发动机叶片制备方法，其特征在于，所述阻焊剂采用氮化硼按设计参数涂覆在上下面板上，所述加强筋板利用胶粘剂固定在芯板上下两面，并与上下面板无阻焊剂位置相对应。
5.如权利要求1所述一种TC4钛合金桁架结构发动机叶片制备方法，其特征在于，所述扩散连接温度920～930℃，气体压力2～3MPa，保压时间≥2h。
6.如权利要求1所述一种TC4钛合金桁架结构发动机叶片制备方法，其特征在于，所述扭转成形温度750～800℃。
7.如权利要求1所述一种TC4钛合金桁架结构发动机叶片制备方法，其特征在于，所述超塑成形温度870～900℃。
CN201710290247.5A 2017-04-28 2017-04-28 一种tc4钛合金桁架结构发动机叶片制备方法 Pending CN107283118A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710290247.5A CN107283118A (zh) 2017-04-28 2017-04-28 一种tc4钛合金桁架结构发动机叶片制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710290247.5A CN107283118A (zh) 2017-04-28 2017-04-28 一种tc4钛合金桁架结构发动机叶片制备方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN107283118A true CN107283118A (zh) 2017-10-24

Family

ID=60093935

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201710290247.5A Pending CN107283118A (zh) 2017-04-28 2017-04-28 一种tc4钛合金桁架结构发动机叶片制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN107283118A (zh)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108890219A (zh) * 2018-06-11 2018-11-27 中国航空制造技术研究院 一种三层空心叶片结构及其制造方法
CN109396676A (zh) * 2018-12-12 2019-03-01 中国航空制造技术研究院 控制三层空心夹层结构表面沟槽缺陷的方法
CN109531077A (zh) * 2019-01-05 2019-03-29 中国航空制造技术研究院 消除钛合金三层结构表面沟槽的制备方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5431327A (en) * 1991-07-02 1995-07-11 The Secretary Of State For Defence In Her Brittanic Majesty's Government Of The United Kingdom Of Great Britain And Northern Ireland Superplastic deformation of diffusion bonded aluminium structures
US5479705A (en) * 1992-05-01 1996-01-02 Rolls-Royce Plc Method of manufacturing an article by superplastic forming and diffusion bonding
CN102248278A (zh) * 2011-06-24 2011-11-23 武汉理工大学 镁合金与铝合金夹层扩散焊接的方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5431327A (en) * 1991-07-02 1995-07-11 The Secretary Of State For Defence In Her Brittanic Majesty's Government Of The United Kingdom Of Great Britain And Northern Ireland Superplastic deformation of diffusion bonded aluminium structures
US5479705A (en) * 1992-05-01 1996-01-02 Rolls-Royce Plc Method of manufacturing an article by superplastic forming and diffusion bonding
CN102248278A (zh) * 2011-06-24 2011-11-23 武汉理工大学 镁合金与铝合金夹层扩散焊接的方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
门向南: "TC4三层板结构超塑成形/扩散焊接工艺研究", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库 工程科技I辑》 *

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108890219A (zh) * 2018-06-11 2018-11-27 中国航空制造技术研究院 一种三层空心叶片结构及其制造方法
CN109396676A (zh) * 2018-12-12 2019-03-01 中国航空制造技术研究院 控制三层空心夹层结构表面沟槽缺陷的方法
CN109531077A (zh) * 2019-01-05 2019-03-29 中国航空制造技术研究院 消除钛合金三层结构表面沟槽的制备方法
CN109531077B (zh) * 2019-01-05 2021-07-16 中国航空制造技术研究院 消除钛合金三层结构表面沟槽的制备方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN105539724B (zh) 一种船体曲面分段的制作方法
CN107283118A (zh) 一种tc4钛合金桁架结构发动机叶片制备方法
US9321100B2 (en) Method for producing a metal reinforcement for a turbomachine blade
CN101418811B (zh) 一种航空发动机空心风扇叶片
WO2019080539A1 (zh) 一种复合材料风扇叶片金属加强边的制造方法
CN107999981B (zh) 一种分体结构高压涡轮导向叶片的焊接工艺方法
CN108890219B (zh) 一种三层空心叶片结构及其制造方法
CN108326395A (zh) 一种超塑成形/扩散连接三层空心构件制备方法
CN105436839A (zh) 航空发动机钛合金宽弦空心风扇叶片的制造方法
CN110539138B (zh) 一种铝合金轻量化主动冷却结构蒙皮制备方法
CN105033455B (zh) 一种钢/铌激光焊接方法
CN109681327A (zh) 一种进气机匣
CN108788432B (zh) 一种航空同种ic10单晶高温合金焊接方法
CN109333351A (zh) 整体叶盘修复过程中叶片位置固定方法
CN109530901A (zh) 钛合金空心筋条结构的spf/db制备方法
CN108015409B (zh) 一种带支板头固定支板的扩散焊接方法
CN112247334A (zh) 一种有复杂曲面焊接界面的空心零件的固相扩散焊工艺
CN108927591A (zh) 一种集装箱船用舱口盖中组结构焊接工艺
US8496440B2 (en) Method of manufacturing an aerofoil
CN112975286A (zh) 一种镁合金和铝合金多层结构的搅拌摩擦焊/超塑成形方法
CN111360399B (zh) 一种钛合金舵面激光焊接成型方法
CN109531077B (zh) 消除钛合金三层结构表面沟槽的制备方法
CN104493431A (zh) 一种飞机折叠机构抗应力腐蚀的方法
CN111168221B (zh) 一种k417高温合金蒙皮骨架结构扩散连接工艺方法
CN210714788U (zh) 飞机发动机风扇叶片用金属包边及加工工装

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
CB02 Change of applicant information
CB02 Change of applicant information

Address after: 213012 28 Xinlong Road, Zhong Lou District, Changzhou, Jiangsu

Applicant after: Changzhou Tiantai Material Technology Co. Ltd.

Applicant after: Beijing Institute of light quantitative science and Research Co., Ltd.

Applicant after: Jiangsu Branch Co., Ltd. of Mechanical Science Research Institute

Address before: 213012 28 Xinlong Road, Zhong Lou District, Changzhou, Jiangsu

Applicant before: Changzhou Tiantai Material Technology Co. Ltd.

Applicant before: Advanced Manufacture Technology Center,China Academy of Machinery Science & Technology

Applicant before: Jiangsu Branch of China Academy of Machinery Science & Technology

RJ01 Rejection of invention patent application after publication
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20171024