CN110561054B - 一种带加强筋结构高温合金整流罩成形方法 - Google Patents

一种带加强筋结构高温合金整流罩成形方法 Download PDF

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Abstract

本发明提出一种带加强筋结构高温合金整流罩成形方法，针对硬度高、回弹大、冷校形困难等高温合金板材成形难点，通过新颖、合理的纵环加强筋设计和拆分，无需环筋成形工装，将加强筋和蒙皮的主要连接方式变为焊接变形较小的点焊，大量运用变形较小的点焊代替氩弧焊从而保证零件精度。运用冷压热校的加工方法精确成形整流罩外蒙皮，整体布局整流罩内部加强筋结构。点焊顺序的控制，以及在零件必须用氩弧焊连接的部位采用加装撑杆的焊接反变形方法，能够有效控制焊接变形，显著提高产品的成形精度和合格率，最终精确成形带加强筋结构高温合金整流罩零件。

Description

一种带加强筋结构高温合金整流罩成形方法
技术领域
本发明属于复合精密成形技术领域，具体涉及一种适合于包含变截面圆弧段高温合金蒙皮成形、内部纵横交错加强筋成形及蒙皮点焊、氩弧焊连接成形的带复杂加强筋结构的高温合金整流罩零件的成形方法。
背景技术
随着高超声速飞行器的发展，发动机整流罩不但承受外流的气动力、热、振动和噪声等综合环境，还承受来自发动机的强噪声和振动。因此，对于整流罩外形精度控制要求高(一般轮廓度在0.4mm以内)；耐热性要求高，材料只能选用高温合金；强度和减重要求高，由此造成外蒙皮薄的同时在整流罩内部密布加强筋。传统的变截面高温合金钣金蒙皮多为冲压成形，成形后将加强筋通过氩弧焊焊接在外蒙皮内部。由于高温合金回弹明显的原因钣金成形精度较差，加强筋数量多焊接后变形明显且难以控制，造成整流罩零件轮廓度最终在3mm以上，无法满足高超声速飞行器的应用需求。
发明内容
(一)要解决的技术问题
本发明提出一种带加强筋结构高温合金整流罩成形方法，以解决如何高质量成形带加强筋结构的高温合金整流罩的技术问题。
(二)技术方案
为了解决上述技术问题，本发明提出一种带加强筋结构高温合金整流罩成形方法，该成形方法包括如下步骤：
S1、蒙皮、纵筋和环筋的材料均为高温合金，将所有纵筋设计为Ω型，将环筋拆分为环筋左段、环筋中段、环筋右段和环筋角片；其中，环筋左段、环筋中段和环筋右段为U型，纵筋两侧、环筋U型中部尺寸皆大于10mm，保证纵筋、环筋能够和蒙皮点焊连接；
S2、按理论计算进行下料，下料包括蒙皮、纵筋和拆分后的环筋；
S3、蒙皮在下料时前后左右皆预留工艺余量，将蒙皮夹在上模具和下模具之间，冲压成形，成形后不开模，将蒙皮连同模具一同放入真空炉中热校；
S4、热校后将蒙皮取出，切除工艺余量，在切除过程中需内撑工装，保证激光切除余量的精确性；
S5、将所有纵筋、环筋和蒙皮酸洗后，按照设计图在蒙皮上划线确定纵筋和环筋的位置；
S6、纵筋和环筋的位置确定后摆放正确，用氩弧焊定位所有的纵筋以及拆分后的环筋；
S7、定位焊后转点焊，点焊连接蒙皮和纵筋以及拆分后的环筋；
S8、将拆分的环筋氩弧焊连接成整体，氩弧焊时用撑杆将零件两壁撑开5～10mm，防止两侧侧壁向内部收缩的焊接变形，然后氩弧焊连接所有环筋拆分点；
S9、氩弧焊后拆掉撑杆，零件形状自动收缩，外形达到设计要求。
进一步地，在步骤S1中，蒙皮、纵筋和环筋的厚度均为1mm。
进一步地，在步骤S2中，角片的厚度加厚为2mm。
进一步地，在步骤S3中，热校温度为900℃，保温5小时，保温时，真空度值不大于0.06Pa。
进一步地，在步骤S4中，在切除过程中内撑工装，保证切除余量的精确性。
进一步地，在步骤S6中，氩弧焊定位时将零件置于钣金下模内。
进一步地，在步骤S7中，点焊时控制焊接变形，最先点焊中部焊点，其余焊接顺序按照前后左右、再前后左右的顺序依次、逐步向外点焊。
进一步地，在步骤S7中，零件侧壁也进行点焊，点焊顺序为从中间向两侧依次点焊。
(三)有益效果
本发明提出的带加强筋结构高温合金整流罩成形方法，针对硬度高、回弹大、冷校形困难等高温合金板材成形难点，通过新颖、合理的纵环加强筋设计和拆分，无需环筋成形工装，将加强筋和蒙皮的主要连接方式变为焊接变形较小的点焊，大量运用变形较小的点焊代替氩弧焊从而保证零件精度。运用冷压热校的加工方法精确成形整流罩外蒙皮，整体布局整流罩内部加强筋结构。点焊顺序的控制，以及在零件必须用氩弧焊连接的部位采用加装撑杆的焊接反变形方法，能够有效控制焊接变形，显著提高产品的成形精度和合格率，最终精确成形带加强筋结构高温合金整流罩零件。
附图说明
图1为本发明实施例带加强筋结构高温合金整流罩结构示意图；
图2为本发明实施例的环筋拆分示意图；
图3为本发明实施例的蒙皮模具结构示意图；
图4为本发明实施例的加撑杆位置示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、内容和优点更加清楚，下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。
本实施例提出一种带加强筋结构高温合金整流罩成形方法，该成形方法包括如下步骤：
S1、如图1所示，蒙皮1、纵筋2和环筋3的材料均为高温合金，厚度均为1mm，将所有纵筋2设计为Ω型，将环筋3拆分为环筋左段2-1、环筋中段2-2、环筋右段2-3、环筋角片2-4(四个)。该拆分方式环筋在底部圆角处断开，但并不影响环筋加强效果。其中，环筋左、中、右段为U型，纵筋两侧、环筋U型中部尺寸皆大于10mm，保证纵筋、环筋能够和蒙皮点焊连接。
S2、按理论计算进行激光切下料，下料包括蒙皮、纵筋和拆分后的环筋。其中，角片的厚度加厚为2mm，从而提高拐角处环筋强度。
S3、蒙皮1在下料时前后左右皆预留工艺余量，将蒙皮1夹在上模具4和下模具5之间，冲压成形，成形后不开模，将蒙皮1连同模具一同放入真空炉中热校。热校温度为900℃，保温5小时，保温时，真空度值不大于0.06Pa。
S4、热校后将蒙皮1取出，激光切除工艺余量，在激光切除过程中需内撑工装，保证激光切除余量的精确性。
S5、将所有纵筋2、环筋3和蒙皮1酸洗后，按照设计图在蒙皮1上划线确定纵筋2和环筋3的位置。
S6、位置确定后摆放正确，用氩弧焊定位所有的纵筋以及拆分后的环筋。在该定位的过程中，定位焊时需将零件置于钣金下模内，减少定位焊接变形。
S7、定位焊后转点焊，点焊连接蒙皮1和纵筋2以及拆分后的环筋3。点焊时注意控制焊接变形，最先点焊中部焊点，其余焊接顺序按照前后左右、再前后左右的顺序依次、逐步向外点焊。该点焊方式能够有效消除点焊变形。零件侧壁也需点焊，点焊顺序为从中间向两侧依次点焊。
S8、拆分的环筋3在最后需氩弧焊连接成整体，由于拆分的一侧在零件侧壁上，所以在最终的氩弧焊时一定要用撑杆将零件两壁撑开5～10mm，防止两侧侧壁向内部收缩的焊接变形，然后氩弧焊连接所有环筋拆分点。
S9、氩弧焊后拆掉撑杆，零件形状自动收缩，外形达到设计要求。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种带加强筋结构高温合金整流罩成形方法，其特征在于，所述成形方法包括如下步骤：
S1、蒙皮、纵筋和环筋的材料均为高温合金，将所有纵筋设计为Ω型，将环筋拆分为环筋左段、环筋中段、环筋右段和环筋角片；其中，环筋左段、环筋中段和环筋右段为U型，纵筋两侧、环筋U型中部尺寸皆大于10mm，保证纵筋、环筋能够和蒙皮点焊连接；
S2、按理论计算进行下料，下料包括蒙皮、纵筋和拆分后的环筋；
S3、蒙皮在下料时前后左右皆预留工艺余量，将蒙皮夹在上模具和下模具之间，冲压成形，成形后不开模，将蒙皮连同模具一同放入真空炉中热校；
S4、热校后将蒙皮取出，切除工艺余量，在切除过程中需内撑工装，保证激光切除余量的精确性；
S5、将所有纵筋、环筋和蒙皮酸洗后，按照设计图在蒙皮上划线确定纵筋和环筋的位置；
S6、纵筋和环筋的位置确定后摆放正确，用氩弧焊定位所有的纵筋以及拆分后的环筋；
S7、定位焊后转点焊，点焊连接蒙皮和纵筋以及拆分后的环筋；
S8、将拆分的环筋氩弧焊连接成整体，氩弧焊时用撑杆将零件两壁撑开5～10mm，防止两侧侧壁向内部收缩的焊接变形，然后氩弧焊连接所有环筋拆分点；
S9、氩弧焊后拆掉撑杆，零件形状自动收缩，外形达到设计要求。
2.如权利要求1所述的成形方法，其特征在于，在所述步骤S1中，蒙皮、纵筋和环筋的厚度均为1mm。
3.如权利要求1所述的成形方法，其特征在于，在所述步骤S2中，角片的厚度加厚为2mm。
4.如权利要求1所述的成形方法，其特征在于，在所述步骤S3中，热校温度为900℃，保温5小时，保温时，真空度值不大于0.06Pa。
5.如权利要求1所述的成形方法，其特征在于，在所述步骤S6中，氩弧焊定位时将零件置于钣金下模内。
6.如权利要求1所述的成形方法，其特征在于，在所述步骤S7中，点焊时控制焊接变形，最先点焊中部焊点，其余焊接顺序按照前后左右、再前后左右的顺序依次、逐步向外点焊。
7.如权利要求1所述的成形方法，其特征在于，在所述步骤S7中，零件侧壁也进行点焊，点焊顺序为从中间向两侧依次点焊。
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