CN114310166B - 一种封闭舱体的成形方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种封闭舱体的成形方法，属于超塑成形技术领域，解决了现有技术中封闭舱体的毛坯零件数量众多、需要针对每种类型的封闭舱体的毛坯进行设计、操作复杂的问题。该毛坯分为内层坯、夹层坯和外层坯，外层坯包括至少一端开口的外壳坯、扣设于外壳坯开口处的外端盖坯和排气管，内层坯包括至少一端开口的内壳坯、扣设于内壳坯开口处的内端盖坯和通气管，夹层坯包括多个结构件坯。该制备方法为将结构件坯和外端盖坯焊接；将其中一个外端盖坯与外壳坯焊接；将内壳坯、内端盖坯和通气管装配到外壳坯内焊接，将另一个外端盖坯与外壳坯焊接。该封闭舱体的成形方法生产效率和整体质量高。

Description

一种封闭舱体的成形方法

技术领域

本发明属于超塑成形技术领域，尤其涉及一种封闭舱体的成形方法。

背景技术

现有技术中，封闭舱体的毛坯通常包括多段分别制造的舱段毛坯，示例性地，舱段毛坯的数量为4～6个，每个舱段毛坯通常均采用铸造的方法，在舱段毛坯基体的基础上，在舱段毛坯基体的内壁上一体成型多个功能结构件。

采用上述方法，所需要铸造的舱段毛坯数量众多，且对于不同类型的封闭舱体的毛坯而言，功能结构件的位置不同，则舱段毛坯的分段位置也不同，需要针对每种类型的封闭舱体的毛坯进行设计，操作复杂。

发明内容

鉴于上述的分析，本发明旨在提供了一种封闭舱体的成形方法，解决了现有技术中封闭舱体的毛坯零件数量众多、需要针对每种类型的封闭舱体的毛坯进行设计、操作复杂的问题。

本发明的目的主要是通过以下技术方案实现的：

本发明提供了一种封闭舱体的毛坯，从内至外依次分为内层坯、夹层坯和外层坯，外层坯包括至少一端开口的外壳坯、扣设于外壳坯开口处的外端盖坯和排气管，内层坯包括至少一端开口的内壳坯、扣设于内壳坯开口处的内端盖坯和通气管，夹层坯包括多个结构件坯，结构件坯位于内层坯和外层坯之间的空腔内。

进一步地，结构件坯包括设于外壳坯顶面的上槽加强筋坯、设于外壳坯侧面的侧槽加强筋坯以及设于外端盖坯上的多个游离筋坯。

进一步地，夹层坯还包括气路支架，相邻两个结构件坯之间通过气路支架连接，至少一个气路支架的一端与排气管连通。

本发明还提供了一种封闭舱体的毛坯的制备方法，用于制备上述封闭舱体的毛坯，制备方法包括如下步骤：

步骤a：制造外壳坯展开料、外端盖坯、内壳坯展开料和内端盖坯，在外端盖坯上加工排气孔；加工结构件坯；

步骤b：外壳坯展开料和内壳坯展开料折弯成形；

步骤c：将弯曲成形的外壳坯纵缝处紧密贴合，采用熔焊的方式连接外壳坯的纵缝处；将弯曲成形的内壳坯纵缝处紧密贴合，采用熔焊的方式连接内壳坯的纵缝处；

步骤d：将内端盖坯连接至内壳坯的开口处，形成可充气的密闭内层腔体；

步骤e：在其中一个内端盖坯上开设通气孔，在通气孔内安装通气管，深熔焊接接缝；

步骤f：将结构件坯与外壳坯或外端盖坯初步定位连接；

步骤g：将结构件坯和外端盖坯焊接；将其中一个外端盖坯与外壳坯定位焊接，并深熔焊接外端盖坯与外壳坯的接缝；将内壳坯、内端盖坯和通气管装配到外壳坯内，定位焊接，然后，将另一个外端盖坯与外壳坯定位焊接，并深熔焊接外端盖坯与外壳坯的接缝，完成封舱。

进一步地，步骤a还包括如下步骤：

在外壳坯和外端盖坯的内表面加工用于连通结构件坯朝向外端盖坯或外壳坯的一面的通气槽，通气槽的一端与排气孔连通。

进一步地，通气槽的深度为0.2～0.5mm。

进一步地，步骤a中，封闭舱体为钛合金封闭舱体或高温合金封闭舱体，内壳坯和外壳坯采用激光切割方式加工展开料；或者，封闭舱体为铝合金封闭舱体，内壳坯和外壳坯采用数控冲方式对铝合金板材加工展开料；或者，封闭舱体为金属基复合材料封闭舱体或塑料封闭舱体，内壳坯和外壳坯采用锯切方式对板材加工展开料。

进一步地，步骤b中，封闭舱体为钛合金封闭舱体，采用冷折弯成形对外壳坯展开料和内壳坯展开料折弯成形；或者，封闭舱体为塑料封闭舱体，采用热弯曲成形对外壳坯展开料和内壳坯展开料折弯成形。

本发明还提供了一种封闭舱体的成形方法，包括如下步骤：

步骤1：提供一封闭舱体的毛坯和模具，毛坯采用上述制备方法制得；

步骤2：将毛坯置于模具中；

步骤3：对毛坯和模具进行加热，使得毛坯软化；

步骤4：向内壳坯中充气，内壳坯在气体压力作用下发生超塑成形，向模具的内壁方向形变，内壳坯与结构件坯相对应的部位成形为结构件坯的形状特征，完成封闭舱体的超塑成形，得到封闭舱体。

进一步地，步骤4中，完成封闭舱体的超塑成形还包括如下步骤：

对超塑成形后的毛坯进行保压，在保压过程中，内壳坯、结构件坯和外壳坯之间相接触的部位形成扩散连接或粘结，使得内壳坯的外壁与外壳坯、结构件坯朝向内壳坯的一面和/或结构件坯的侧面紧密连接。

与现有技术相比，本发明至少可实现如下有益效果：

本发明提供的封闭舱体的毛坯，突破了现有的舱体制造技术的装配工艺以及超塑工艺的开敞性舱体部件的制造工艺，可取代现行的舱体分段成形、焊接装配的制造流程。其中，通过将封闭舱体的毛坯整体分层，将结构件坯置于内层坯和外层坯的空腔内(即夹层坯)，然后，通过超塑成形和扩散连接的方式，使得内层坯向外扩展并与夹层坯和外层坯紧密连接，从而能够实现封闭舱体的整体一次成型，可降低零件制造流程数量和时间耗费，降低零件制造、部件装配的成本投入，稳定部件级产品的质量指标，满足高效、智能、自动化生产的产品需求。

本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分的从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

附图仅用于示出具体实施例的目的，而并不认为是对本发明的限制，在整个附图中，相同的参考符号表示相同的部件。

图1a为本发明实施例一提供的封闭舱体的毛坯的结构透视图；

图1b为本发明实施例一提供的封闭舱体的毛坯的剖视图；

图1c为本发明实施例一提供的封闭舱体的毛坯中内壳坯的结构透视图；

图1d为本发明实施例一提供的封闭舱体的毛坯中结构件坯的结构透视图；

图2a为本发明实施例三提供的封闭舱体的成形方法中模具的结构示意图；

图2b为本发明实施例三提供的封闭舱体的成形方法中下模与毛坯的安装示意图。

附图标记：

201-外壳坯；202-外端盖坯；203-排气管；204-内壳坯；205-内端盖坯；206-通气管；207-结构件坯；208-气路支架；301-上模；302-下模；。

具体实施方式

下面结合附图来具体描述本发明的优选实施例，其中，附图构成本发明的一部分，并与本发明的实施例一起用于阐释本发明的原理。

目前，超塑成形过程中，轻量化结构设计同样应用于平板多层结构和回转体多层结构，超塑成形结构多以形成零件封闭腔体式加强筋及完全开敞腔体式结构为主。

在封闭舱体制造过程中，比较常用的结构采用多段蒙皮或壳体、前后端的铸造机加工封头类端框，辅以舱体内的加强筋或化洗筋格等特征形成零件的加强结构，控制零件加工质量，满足装配焊接的精度要求，提高零件的最终质量。但是，过程中的零件精度对焊接质量的影响很大，造成大量的虚高要求，导致零件的返工、报废层出不穷，严重影响制造的周期和效率。

实施例一

本实施例提供了一种封闭舱体的毛坯，参见图1a至图1d，为分层结构，从内至外依次分为内层坯、夹层坯和外层坯，外层坯包括至少一端开口的外壳坯201、扣设于外壳坯201开口处的外端盖坯202和排气管203，内层坯包括至少一端开口的内壳坯204、扣设于内壳坯204开口处的内端盖坯205和通气管206，夹层坯包括多个零散、相互独立的结构件坯207，结构件坯207位于内层坯和外层坯之间的空腔内。

与现有技术相比，本实施例提供的封闭舱体的毛坯，突破了现有的舱体制造技术的装配工艺以及超塑工艺的开敞性舱体部件的制造工艺，可取代现行的舱体分段成形、焊接装配的制造流程。其中，通过将封闭舱体的毛坯整体分层，将结构件坯置于内层坯和外层坯的空腔内(即夹层坯)，然后，通过超塑成形和扩散连接的方式，使得内层坯向外扩展并与夹层坯和外层坯紧密连接，从而能够实现封闭舱体的整体一次成型，可降低零件制造流程数量和时间耗费，降低零件制造、部件装配的成本投入，稳定部件级产品的质量指标，满足高效、智能、自动化生产的产品需求。

对于梯形截面筒形封闭舱体来说，结构件坯207包括设于外壳坯201顶面的上槽加强筋坯、设于外壳坯201侧面的侧槽加强筋坯以及设于外端盖坯202上的多个游离筋坯。

对于上槽加强筋和侧槽加强筋的V形槽部位，可采用金属筋，也可采用石墨型芯。

值得注意的是，在成形过程中，内壳坯204受内部气压逐渐成形贴合到结构件朝向内壳坯204的一面、外壳坯201的内壁或外端盖坯202的内壁，不可避免地，在贴合过程中，内壳坯204的外壁、结构件的侧壁和外壳坯201的内壁或外端盖坯202的内壁之间会形成一个封闭三角截面区域，内壳坯204在内部气体压力作用下，这个区域会逐渐缩小，但封闭区域残留的气体会反作用于内壳坯204，阻止内壳坯204继续变形，造成此部位的成形和扩散连接质量受到影响。因此，上述夹层坯还包括气路支架208，相邻两个结构件坯207之间通过气路支架208连接，至少一个气路支架208的一端与排气管203连通。这样，在气路支架208的两侧，内壳坯204不会形成完全覆盖气路支架208的密闭形状，在气路支架208的两侧会存在一个微小的气体通道，将多个结构件的三角截面区域连通，进而将多个结构件的三角截面区域内气体引导到排气管203的周围，不断排出，防止变形和扩散连接出现的缺陷。

示例性地，游离筋坯的数量为7个，分别为第一游离筋坯、第二游离筋坯、第三游离筋坯、第四游离筋坯、第五游离筋坯、第六游离筋坯和第七游离筋坯，排气支架坯的数量也为7个，包括第一气路支架、第二气路支架、第三气路支架、第四气路支架、第五气路支架、第六气路支架和第七气路支架。

实施例二

本实施例提供了一种封闭舱体的毛坯的制备方法，包括如下步骤：

步骤a：制造外壳坯201展开料、外端盖坯202、内壳坯204展开料和内端盖坯205，在外端盖坯202上根据理论位置加工排气孔，并根据结构件的位置，在外壳坯201和外端盖坯202的内表面加工用于连通结构件坯207朝向外端盖坯202或外壳坯201的一面(即结构件的底部)的通气槽，通气槽的一端与排气孔连通，通气槽的深度为0.2～0.5mm，在超塑成形时，导通排气孔通气；

采用铸造的方式加工结构件坯207；

示例性地，对于钛合金和高温合金封闭舱体，薄板零件(例如，内壳坯204和外壳坯201)可以采用激光切割方式加工展开料；对于铝合金封闭舱体，薄板零件(例如，内壳坯204和外壳坯201)可以采用数控冲方式对铝合金板材加工展开料，防止激光切割工艺中，激光反射率高造成的安全隐患、切割效率降低等问题。对于金属基复合材料和塑料封闭舱体，薄板零件(例如，内壳坯204和外壳坯201)可以采用锯切方式对板材加工展开料，防止激光切割工艺中，激光切割效率降低等问题；

步骤b：外壳坯201和内壳坯204展开料折弯成形；

其中，钛合金封闭舱体采用冷折弯成形，在折弯角为0.1°～7°的部位成形模具圆角大于2倍料厚，在折弯角为7°～12°的部位成形模具圆角大于4倍料厚，在折弯角为12°～30°的部位成形模具圆角大于8倍料厚，在折弯角为30°～90°的部位增加折弯次数，把圆角匀化到30°以下；

必要时可以采用加热方式，提高外壳坯201和内壳坯204展开料的塑性，完成外壳坯201和内壳坯204展开料的弯折成形；

对于塑料封闭舱体可以采用热弯曲成形，加热材料后进行滚弯成形。

步骤c：将弯曲成形的外壳坯201纵缝处紧密贴合，采用断续焊连接定位或工装装夹的方式将纵缝处按间隙小于0.2mm、阶差小于0.1mm的要求固定，采用熔焊的方式连接外壳坯201的纵缝处；

将弯曲成形的内壳坯204纵缝处紧密贴合，采用断续焊连接定位或工装装夹的方式将纵缝处按间隙小于0.2mm、阶差小于0.1mm的要求固定，采用熔焊的方式连接内壳坯的纵缝处；

其中，金属材料、金属基材复合材料的外壳坯201和内壳坯204可以采用电子束焊、氩弧焊、激光焊等方式将筒体的外壳坯201和内壳坯204的纵缝焊接，需要说明的是，对于金属基材复合材料的外壳坯201和内壳坯204，需要清理掉纵缝处两侧10mm范围的复合材料；为了保证焊接质量可以采用X光探伤，进行纵缝处无损检测，确保纵缝处不会影响后续整体成形的质量。

纯复合材料和塑料的外壳坯201和内壳坯204的连接可以采用复合材料粘接或胶接的方式进行连接。胶接质量可采用同步试片，检验其力学性能，强度不低于本体材料90％；

步骤d：将内端盖坯205熔焊或胶接到内壳坯204的开口处，形成可充气的密闭内层腔体；

步骤e：在其中一个内端盖坯205上开设通气孔，在通气孔内安装通气管206，用于通入惰性气体，对于钛合金内端盖坯205和通气管206来说，对通气管206充气，压力0.1～0.2MPa，进行背气保护，10～12min后对内端盖坯205和内壳坯204进行熔焊连接，深熔焊接接缝；

步骤f：结构件坯207通过熔焊、铰接等方式与外壳坯201或外端盖坯202初步定位连接，确保装配间隙满足连接工艺需求，确保具有V型槽的结构件在外壳坯201上的位置准确。必要时可以采用划线定位或使用装配工装的方式，初步确定结构件、与外壳坯201或外端盖坯202的安装的置；

步骤g：将结构件坯207和外端盖坯202用氩弧焊定位的方式连接，完成一次焊接；

将其中一个外端盖坯202与外壳坯201定位焊接，并深熔焊接该外端盖坯202与外壳坯201的接缝，完成二次焊接；

将内壳坯204、内端盖坯205和通气管206装配到外壳坯201内，定位焊接，然后，将另一个外端盖坯202与外壳坯201定位焊接，并深熔焊接该外端盖坯202与外壳坯201的接缝，完成三次焊接，完成封舱。其中，对于钛合金外端盖坯202来说，对排气管203充气，压力0.1～0.2MPa，进行背气保护，10～12min后对内壳坯204、内端盖坯205、通气管206和外壳坯201进行熔焊连接，深熔焊接接缝。

通过上述毛坯的制造和组装，形成了两个内外联通的密闭腔体，其中，通气管206连接内壳坯204的内部空间，进行惰性气体充气，给出超塑成形的驱动压力；排气管203连接内壳坯204与外内壳坯204之间的空间，该空间内的气体可通过内壳坯204和外壳坯201的间隙、外端盖坯202预制的通气槽以及排气管203排出至封闭舱体外。

实施例三

本实施例提供了一种封闭舱体的成形方法，主要采用超塑成形结合扩散连接的方式，该制备方法包括如下步骤：

步骤1：提供一封闭舱体的毛坯和模具；

步骤2：将毛坯置于模具中；

步骤3：对毛坯和模具进行加热，使得毛坯软化；

步骤4：向毛坯的内层中充气(例如，惰性气体)，毛坯的内层在气体压力作用下发生超塑成形，向模具的内壁方向形变，即逐渐贴合到外层和夹层的结构件上，内层与夹层的结构件相对应的部位成形为结构件的形状特征，完成封闭舱体的超塑成形；

步骤5：对超塑成形后的毛坯进行保压，在保压过程中，内层、夹层的结构件和外层之间相接触的部位形成扩散连接(金属材料之间)或粘结(塑料材料之间)，使得内层的外壁与外层、结构件朝向内层的一面和/或结构件的侧面紧密连接，得到封闭舱体。

需要说明的是，毛坯的外层与模具的内壁接触或具有间隙，该间隙较小，可以控制在0.5～1.0mm，当毛坯的外层与模具具有间隙，则上述步骤4还包括如下步骤：外层在内层和结构件的作用下，发生内压热胀形和蠕变校形变形，使得外层紧贴模具的内壁。实验证明，相较于毛坯的外层与模具的内壁接触，毛坯的外层与模具的内壁具有间隙更有利于保证外层的形成精度。

与现有技术相比，本实施例提供的封闭舱体的成形方法的有益效果与上述提供的封闭舱体的毛坯的成形方法的有益效果基本相同，在此不一一赘述。

对于加热温度和成形压力可以根据封闭舱体的材质进行选择，示例性地，铝合金封闭舱体的加热温度为300～450℃，成形压力为1MPa

～6MPa；钛合金封闭舱体的加热温度为850～950℃，高温合金封闭舱体的加热温度为950～1150±150℃，金属基复合材料封闭舱体的加热温度为根据采用基体金属相变温度(或超塑性达到延伸率150％)±150℃的范围内，塑料封闭舱体的加热温度为软化温度±280℃的范围内。

对于模具的结构，参见图2a至图2b，具体来说，其为整体式模具设计，包括上模301和下模302，上模301和下模302关于分型面对称，在毛坯的最大宽度处切割分开，各包含部分外宽内窄的型面。需要说明的是，上模301和下模302的横截面为开口底小的形状，也就是说，上模301和下模302的横截面的开口处尺寸大于底部尺寸，这样能够顺利地让毛坯装入以及封闭舱体卸出。

对于模具的材料，模具采用膨胀率接近封闭舱体材料的金属制造，其中，模具的膨胀率与封闭舱体材料的膨胀率之比为0.9～1.1。示例性地，上述封闭舱体的材料为钛合金，相应地，模具的材料可以为Ni7N、高温合金、工具钢、碳钢或铸钢；上述封闭舱体的材料为铝合金，相应地，模具的材料可以为不锈钢或高碳钢。

为了保证毛坯的排气管203和通气管206的充气和排气通畅，上述上模301和下模302在分型平面上，对应排气管203和通气管206所在位置开设凹槽，例如，方槽或圆槽，上模301上的凹槽与下模302上的凹槽对接形成用于排气管203和通气管206穿出的通道，从而能够确保排气管203和通气管206在尺寸不被压扁，保证毛坯的排气管203和通气管206的充气和排气通畅。

为了提高封闭舱体的成形精度，上述步骤2包括如下步骤：

步骤21：将上模301对齐下模302，合模并放入热成形压力机床中，上模301固定于热成形压力机床的上平台，下模302固定于热成形压力机床的下平台；

步骤22：控制热成形压力机床的上平台上移，开模，露出模具内的型面；

步骤23：将毛坯放入下模302的型腔内，检查调试通气管206和排气管203在下模302的凹槽内的位置，居中摆放，偏移量不超过1mm，通气管206和排气管203与下模302的凹槽侧壁的间隙偏差不超过0.5mm；实际应用中，可以采用在凹槽内加入适量的铜质垫板，调整通气管206和排气管203的位置，降低成形中漏气风险；

步骤24：将热成形压力机床的上平台下移，上模301和下模302分型面压紧密合，整体合模，完成成形准备步骤。

基于毛坯和模具的具体结构，上述步骤4包括如下步骤：

步骤41：维持上平台的压力为35～45T(例如，40T)，向通气管206中供入压力为2.5～3.5MPa(例如，3MPa)的惰性气体，毛坯的内壳坯204在气体压力作用下发生超塑成形，向模具的内壁方向形变，即逐渐贴合到外层和夹层的结构件上，内壳坯204与结构件坯207相对应的部位成形为结构件的形状特征，完成封闭舱体的超塑成形。

需要说明的是，在毛坯和模具加热到预定成形温度前，通气管206和排气管203不加压，防止气压导致毛坯变形。

为了进一步提高封闭舱体的质量，上述步骤5之后还可以包括以下几种处理步骤：

采用机械加工、手工气割、手工锯切、激光切割、等离子切割、钳子夹断等方式任意一种，去掉外壳坯201外的通气管206和排气管203，采用氩弧焊或冷焊方式，将通气管206和排气管203的切口封堵，采用吹砂、酸液或碱液等浸泡式清洗对封堵面进行清洁。

为了提高表面抗腐蚀、耐磨性能，可以对封闭舱体的表面进行抗氧化处理，示例性地，对钛合金舱体进行表面微弧氧化、着色化学氧化等处理，对铝合金可以进行化学氧化、达克罗、黑色或黄色着色处理等。

为了提高表面光洁度，采用300～2000目的砂纸、砂带对封闭舱体的局部难清理部位进行抛光处理。

采用机加工、手工钻排孔结合钳子夹断、激光切割、等离子切割等方式任意一种，对外壳坯201上对应具有V形槽的结构件的部分进行加工，得到V型槽型面。

若外形允许降低平整度，采用整体石墨压铸成形为石墨芯，在对外壳坯201上对应具有V形槽的结构件的部分进行加工时，通过超声波碎石方式可取出此处石墨芯。

为了避免多余物的形成，舱体内壁成形过程中不涂覆阻焊剂等。

根据设计后续使用特点，需要在舱体上开孔，需在加工同时不断控制切削废屑，需要工业吸尘器配合加工。在连接舱体管路后，可对舱体内进行超声清洗，并采用工业内窥镜进行检查。

具体来说，采用上述制备方法制得的封闭舱体，例如，梯形截面筒形封闭舱体，具体结构为分层结构，从内至外依次分为内层、夹层和外层，外层包括至少一端开口的外壳、扣设于外壳开口处的外端盖和排气孔，内层包括至少一端开口的内壳、扣设于内壳开口处的内端盖和通气孔，夹层包括多个零散、相互独立的结构件(例如，圆头加强筋、盒形加强筋和/或管形通道筋)，内层的外壁与外层、结构件朝向内层的一面和/或结构件的侧面紧密贴合，需要说明的是，内层的外壁与外层、结构件朝向内层的一面和/或结构件的侧面可以连接(例如，扩散连接)或不连接，不强制要求。

具体来说，外层为封闭舱体的外部形状，作为封闭舱体的外表面，内层为复杂结构曲面零件，作为形成舱体内部加强结构特征，夹层为零散设计特征的结构件的形状。

考虑到在超塑成形过程中，结构件朝向内层的一面始终会受到内层的挤压，为了保证结构件具有足够的力学强度，避免其在超速成形过程中发生过大变形，结构件可以为实心结构或者填充结构；或者，在成形之前，在结构件坯207的设计中通过反变形的方式提前控制变形方式和位置，设计变形预留量。对于填充结构的结构件来说，其包括芯部(例如，金属芯或石墨芯)以及包裹芯部的表层，石墨的密度比金属材料的小，可以起到减重作用，在实际应用中，根据重量需求，成型后芯部可不取出，从而能够防止过大变形。

需要说明的是，对于具有V形槽的零件，因外形平整度要求不能采用具有石墨芯的结构件。若外形平整度要求较低，则可以采用具有石墨芯的结构件，整体石墨压铸成形作为石墨芯，待成形完成后取出。

对于梯形截面筒形封闭舱体来说，结构件包括设于外壳顶面的上槽加强筋、设于外壳侧面的侧槽加强筋以及设于外端盖上的多个游离筋。

值得注意的是，在成形过程中，内壳受内部气压逐渐成形贴合到结构件朝向内壳的一面、外壳的内壁或外端盖的内壁，不可避免地，在贴合过程中，内壳的外壁、结构件的侧壁和外壳的内壁或外端盖的内壁之间会形成一个封闭三角截面区域，内壳在内部气体压力作用下，这个区域会逐渐缩小，但封闭区域残留的气体会反作用于内壳，阻止内壳继续变形，造成此部位的成形和扩散连接质量受到影响。因此，上述夹层还包括气路支架208，相邻两个结构件之间通过气路支架208连接，至少一个气路支架208的一端与排气孔连通。这样，在气路支架208的两侧，内壳不会形成完全覆盖气路支架208的密闭形状，在气路支架208的两侧会存在一个微小的气体通道，将多个结构件的三角截面区域连通，进而将多个结构件的三角截面区域内气体引导到外界，不断排出，防止变形和扩散连接出现的缺陷。

示例性地，游离筋的数量为7个，分别为第一游离筋、第二游离筋、第三游离筋、第四游离筋、第五游离筋、第六游离筋和第七游离筋，排气支架的数量也为7个，包括第一气路支架、第二气路支架、第三气路支架、第四气路支架、第五气路支架、第六气路支架和第七气路支架。

需要说明的是，游离筋不与上槽加强筋和侧槽加强筋直接连接，同样是通过气路支架208连接，为了保证成形过程中气路通常，气路支架208为与游离筋相同材料的丝状件。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种封闭舱体的成形方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1：提供一封闭舱体的毛坯和模具；

步骤2：将毛坯置于模具中；

步骤3：对毛坯和模具进行加热，使得毛坯软化；

步骤4：向内壳坯中充气，内壳坯在气体压力作用下发生超塑成形，向模具的内壁方向形变，内壳坯与结构件坯相对应的部位成形为结构件坯的形状特征，完成封闭舱体的超塑成形，得到封闭舱体；

所述步骤4还包括如下步骤：所述毛坯的外层与模具的内壁具有间隙，所述外层在内层和结构件的作用下，发生内压热胀形和蠕变校形变形，使得外层紧贴模具的内壁；

所述毛坯从内至外依次分为内层坯、夹层坯和外层坯，所述外层坯包括至少一端开口的外壳坯、扣设于外壳坯开口处的外端盖坯和排气管，所述内层坯包括至少一端开口的内壳坯、扣设于内壳坯开口处的内端盖坯和通气管，所述夹层坯包括多个结构件坯，所述结构件坯位于内层坯和外层坯之间的空腔内；

所述毛坯的制备方法包括如下步骤：

步骤a：制造外壳坯展开料、外端盖坯、内壳坯展开料和内端盖坯，在外端盖坯上加工排气孔；

加工结构件坯；

步骤b：外壳坯展开料和内壳坯展开料折弯成形；

步骤c：将弯曲成形的外壳坯纵缝处紧密贴合，采用熔焊的方式连接外壳坯的纵缝处；

将弯曲成形的内壳坯纵缝处紧密贴合，采用熔焊的方式连接内壳坯的纵缝处；

步骤d：将内端盖坯连接至内壳坯的开口处，形成可充气的密闭内层腔体；

步骤e：在其中一个内端盖坯上开设通气孔，在通气孔内安装通气管，深熔焊接接缝；

步骤f：将结构件坯与外壳坯或外端盖坯初步定位连接；

步骤g：将结构件坯和外端盖坯焊接；将其中一个外端盖坯与外壳坯定位焊接，并深熔焊接外端盖坯与外壳坯的接缝；将内壳坯、内端盖坯和通气管装配到外壳坯内，定位焊接，然后，将另一个外端盖坯与外壳坯定位焊接，并深熔焊接外端盖坯与外壳坯的接缝，完成封舱。

2.根据权利要求1所述的封闭舱体的成形方法，其特征在于，所述结构件坯包括设于外壳坯顶面的上槽加强筋坯、设于外壳坯侧面的侧槽加强筋坯以及设于外端盖坯上的多个游离筋坯。

3.根据权利要求1所述的封闭舱体的成形方法，其特征在于，所述夹层坯还包括气路支架，相邻两个结构件坯之间通过气路支架连接，至少一个气路支架的一端与排气管连通。

4.根据权利要求1所述的封闭舱体的成形方法，其特征在于，所述步骤a还包括如下步骤：

在外壳坯和外端盖坯的内表面加工用于连通结构件坯朝向外端盖坯或外壳坯的一面的通气槽，所述通气槽的一端与排气孔连通。

5.根据权利要求4所述的封闭舱体的成形方法，其特征在于，所述通气槽的深度为0.2～0.5mm。

6.根据权利要求1所述的封闭舱体的成形方法，其特征在于，所述步骤a中，所述封闭舱体为钛合金封闭舱体或高温合金封闭舱体，所述内壳坯和外壳坯采用激光切割方式加工展开料；

或者，所述封闭舱体为铝合金封闭舱体，所述内壳坯和外壳坯采用数控冲方式对铝合金板材加工展开料；

或者，所述封闭舱体为金属基复合材料封闭舱体或塑料封闭舱体，所述内壳坯和外壳坯采用锯切方式对板材加工展开料。

7.根据权利要求1所述的封闭舱体的成形方法，其特征在于，所述步骤b中，所述封闭舱体为钛合金封闭舱体，采用冷折弯成形对外壳坯展开料和内壳坯展开料折弯成形；

或者，所述封闭舱体为塑料封闭舱体，采用热弯曲成形对外壳坯展开料和内壳坯展开料折弯成形。

8.根据权利要求1所述的封闭舱体的成形方法，其特征在于，所述步骤4中，完成封闭舱体的超塑成形还包括如下步骤：

对超塑成形后的毛坯进行保压，在保压过程中，内壳坯、结构件坯和外壳坯之间相接触的部位形成扩散连接或粘结，使得内壳坯的外壁与外壳坯、结构件坯朝向内壳坯的一面和/或结构件坯的侧面紧密连接。

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