CN109500145A - 一种钛合金薄壁翼面类零件热校形方法 - Google Patents

一种钛合金薄壁翼面类零件热校形方法 Download PDF

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段翠媛
田伟智
张学术
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Abstract

本发明属于钛合金热处理技术领域，具体涉及一种钛合金薄壁翼面类零件热校形方法，包括如下步骤：步骤一，工装设计；步骤二，热校形前准备；步骤三，热校形；步骤四，热校形后测量；通过设计随形工装，利用热‑力耦合作用，在消除焊接应力的同时解决零件变形问题。该方法不仅可以解决焊接导致的变形，还可以解决其他工序导致的变形问题。同时该方法不仅能用于解决钛合金薄壁翼面类零件的变形问题，还可根据实际情况修改工装解决其他复杂薄壁钛合金零件的变形问题。

Description

一种钛合金薄壁翼面类零件热校形方法
技术领域
本发明属于钛合金热处理技术领域，具体涉及一种钛合金薄壁翼面类零件热校形方法。
背景技术
钛和钛合金由于具有比强度高、耐腐蚀、优良的高低温性能等优点在航空、航天等方面应用广泛。某航天器上的舵面是一种钛合金薄壁翼面类零件，其形状复杂，由骨架和蒙皮焊接而成。骨架形状如图1，边缘为框架，中间为网格结构。蒙皮厚度1mm，通过电子束焊接至骨架网格形成翼面类结构零件如图2，边缘最薄厚度为1mm。焊接过程中舵面零件中产生的内应力和焊接热过程导致舵面发生变形，边缘部位局部凸起或凹陷，呈波浪线形状。舵面是航天器上重要组成部分，其尺寸精度的高低直接影响航天器的装配和飞行性能，所以工程上对其有很高的尺寸要求。由于钛合金屈服强度高，弹性模量低，在冷校形过程会产生较大的回弹和较大的残余应力，甚至发生断裂。因此该钛合金薄壁翼面类零件不宜采用冷校形方法进行加工，需要通过热校形，在去除应力的同时校正零件的变形，提高零件尺寸精度。
发明内容
本发明的目的为了解决钛合金薄壁翼面类零件的成形效率，减小零件因焊接过程产生的变形，缩短零件生产周期、降低制造成本、提高生产效率而提出一种钛合金薄壁翼面类零件热校形方法，具体技术方案如下；
一种钛合金薄壁翼面类零件热校形方法，设计随形组合工装，组合工装分为A、B两部分，A部分结构内形面与零件上表面随形贴合，B部分结构内形面与零件下表面随形贴合，A和B之间采用螺栓连接，将零件和工装共同入炉加热，通过热-力耦合作用校正零件变形。
本发明的有益效果
通过设计随形工装，利用热-力耦合作用，在消除焊接应力的同时解决零件变形问题。该方法不仅可以解决焊接导致的变形，还可以解决其他工序导致的变形问题。同时，该方法不仅能用于解决钛合金薄壁翼面类零件的变形问题，还可根据实际情况修改工装解决其他复杂薄壁钛合金零件的变形问题。
附图说明
本发明共有5幅附图
图1为骨架结构图；
图2为翼面类结构零件图；
图3为工装A部分示意图；
图4为工装B部分示意图；
图5为组合工装图
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。
实施例1
一种钛合金薄壁翼面类零件热校形方法，包括如下步骤：
步骤一：工装设计
设计随形组合工装，组合工装分为A、B两部分，A部分结构如图3所示，内形面与零件上表面随形贴合，B部分机构如图4所示，内形面与零件下表面随形贴合，A和B之间采用螺栓连接，如图5所示。工装使用不锈钢材料，利用其膨胀系数较大的特点，增加热-力耦合过程中的压紧力。
步骤二：热校形前准备
(1)对钛合金薄壁翼面类零件进行划线测量，记录变形部位及变形量；
(2)将工装和零件分别用清洗剂清洗并晾干，将零件与工装组合装配。为了防止螺栓受热后发生膨胀，难以拆卸，在螺纹部位涂抹阻焊剂后拧紧螺栓。
步骤三：热校形
将工装和零件装配体竖直放置，于室温条件下放入真空炉，待真空度达1×10－2Pa后开始升温，升温时间3h，升至750℃保温2h，随炉冷却至150℃以下，通过热-力耦合作用校正零件变形。
步骤四：热校形后测量
将装配体取出，并对零件进行划线测量，测量零件变形量。

Claims (1)

1.一种钛合金薄壁翼面类零件热校形方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一：工装设计
设计随形组合工装，组合工装分为A、B两部分，A部分结构内形面与零件上表面随形贴合，B部分结构内形面与零件下表面随形贴合，A和B之间采用螺栓连接，工装使用不锈钢材料，利用其膨胀系数较大的特点，增加热-力耦合过程中的压紧力；
步骤二：热校形前准备
(1)对钛合金薄壁翼面类零件进行划线测量，记录变形部位及变形量；
(2)将工装和零件分别用清洗剂清洗并晾干，将零件与工装组合装配，且在螺纹部位涂抹阻焊剂后拧紧螺栓；
步骤三：热校形
将工装和零件装配体竖直放置，于室温条件下放入真空炉，待真空度达1×10－2Pa后开始升温，升温时间3h，升至750℃保温2h，随炉冷却至150℃以下，通过热-力耦合作用校正零件变形；
步骤四：热校形后测量
将装配体取出，并对零件进行划线测量，测量零件变形量。
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