CN103769482A - 一种钛合金进气道零件的整体成形模具及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于一种钣金及热加工领域，具体涉及一种钛合金进气道零件的整体成形模具及方法，模具包括上模、下模，上模、下模上各设有2个吊装螺钉。一种钛合金进气道零件的整体成形方法，它包括如下步骤，将模具固定在热成型压力机内加热，将圈圆完成后的圆形坯料放入下模型腔完成预成型；预成型后坯料两端封堵焊，并在端面焊接进气管路，开模将成形后零件取出，得到满足尺寸要求的合格零件。其优点是，合理确定了零件整体成形时的工序位置，从而选择模具分型面在非规则弧面切线处，其本身形状为不规则曲面，从而降低了模具型腔深度，利于毛坯的稳定摆放及成形，有利于模具开模后取活。
Description
技术领域
本发明属于一种钣金及热加工领域，具体涉及一种大尺寸异型复杂曲面钛合金薄壁构件整体超塑成形模具及其方法，它适用于航空航天用钛合金等金属材料异型曲面结构零件的精密成形。
背景技术
当前，航空航天产品零部件正向轻量化、复杂化及整体化方向发展，越来越多的采用大尺寸复杂异型曲面薄壁构件，该类零件结构呈不规则外形，如多边形或异型曲面。而钛合金等金属材料由于具有密度小、强度高,并具有良好的耐热、抗腐蚀性能等突出优点,已成为航空航天尖端领域中的理想结构材料。但由于钛合金性能特点，在普通成形条件下的变形抗力大、弹性模量小、冷压成形后回弹严重，冷成形加工十分困难；由于该类零件非规则外形结构特点，无法用常规卷圆、旋压等工艺方法解决；而采用普通热冲压方法成形时需要用到多套耦合模具，并且只能分段成形，各部分组焊后还需进行热校形保证尺寸精度，加工成本较高，效率较低。而超塑性技术的发展,改善了上述状况,可以一次成形出常规工艺难以成形的复杂形状的薄壁构件,并可减少加工工序，提高表面质量,缩短了制造周期,与传统的加工工艺相比,有很大的优势。而超塑成形模具是钛合金零件成形质量的重要保证。
发明内容
本发明的目的是提供一种钛合金进气道零件的整体成形模具及方法，它能克服普通热冲压方法成形时加工工序多及成本较高的缺点，有效地保证非规则外形薄壁构件的精密成形。加工出的零件质量可控性和稳定性好，通用性强，加工合格率高。
本发明是这样实现的，一种钛合金进气道零件的整体成形模具，它包括上模、下模，上模、下模上各设有2个吊装螺钉。
在上模的下部开有导向凹槽，上模的顶部设有导向凸台，下模的内部开有环形凸台。
一种钛合金进气道零件的整体成形方法，它包括如下步骤，
（1）将权利要求1所述的模具固定在热成型压力机内加热，达到热成型温度700～750℃时，将圈圆完成后的圆形坯料放入下模型腔，上模与下模通过两侧的凹槽及凸台作为导向定位装置，将圈圆件拍扁完成预成型；
（2）预成型后坯料两端封堵焊，并在端面焊接进气管路，模具继续加热至超塑成形温度900～950℃时，将毛坯再次放入模具，上下模合模形成封闭型腔，将氩气注入后，毛坯逐渐与模具型腔贴合，经过保温保压后，毛坯与型腔完全贴合，同时环形凸台在零件上成形出了基准刻线。
（3）开模将成形后零件取出，得到满足尺寸要求的合格零件。
本发明的优点是，将零件工作位置进行了7°偏转，合理确定了零件整体成形时的工序位置，从而选择模具分型面在非规则弧面切线处，其本身形状为不规则曲面，从而降低了模具型腔深度，利于毛坯的稳定摆放及成形，有利于模具开模后取活；在上、下模上设计出凹槽及凸台，作为合模时的定位导向装置，保证模具闭合状态时型面完整无错位；同时利用了环形凸台在零件上成形出了基准刻线，为超塑成形后零件切割外形提供了依据。
附图说明
图1为本发明所提供的一种钛合金进气道零件的整体成形模具上模示意图；
图2为本发明所提供的一种钛合金进气道零件的整体成形模具下模示意图；
图3为下模及圈圆件摆放示意图；
图4为异型曲面零件示意图。
图中，1上模，2下模，3吊装螺钉，5导向凹槽，6导向凸台，7环形凸台，8圆圈件。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进行详细介绍：
钛合金零件为一种异型曲面薄壁件，其形状尺寸如图4所示，为了降低了模具型腔深度，利于毛坯的稳定摆放及成形，有利于模具开模后顺利取活，确定工序件进行7°偏转。取工序件最大横截面为分型面设计超塑成形模具。
图1和图2是一种钛合金进气道零件的整体成形模具上模、下模示意图，该模具包括上模1、下模2，上模1、下模2上各设有2个吊装螺钉3。在上模1的下部开有导向凹槽5，上模1的顶部设有导向凸台6，下模2的内部开有环形凸台7，作为合模时的定位导向装置，保证模具闭合状态时型面完整无错位；利用了环形凸台在零件上成形出了基准刻线，为超塑成形后零件切割外形提供了依据。
圈圆完成后的圆形坯料第1次放入模具型腔，上模1与下模2合模完成预成型功能；经过预成型后压扁的坯料两端封堵焊后第2次放入模具型腔，上模1与下模2合模后在超塑温度下气压成形出合格进气道零件。将零件工作位置进行了7°偏转，合理确定模具分型面在非规则弧面切线处，从而降低了模具型腔深度，利于毛坯的稳定摆放及成形。
一种大尺寸异型复杂曲面钛合金薄壁构件整体超塑成形方法，具体由一套超塑成形模具来完成，具体步骤如下：
（1）将该模具固定在热成型压力机内加热，达到热成型温度700～750℃时，将圈圆完成后的圆形坯料放入下模型腔，上模与下模通过两侧的凹槽及凸台作为导向定位装置，将圈圆件拍扁完成预成型。
（2）预成型后坯料两端封堵焊，并在端面焊接进气管路，模具继续加热至超塑成形温度900～950℃时，将毛坯再次放入模具，上下模合模形成封闭型腔，将一定气压的氩气注入后，毛坯逐渐与模具型腔贴合，经过保温保压后，毛坯与型腔完全贴合，同时环形凸台在零件上成形出了基准刻线。
（3）开模将成形后零件取出，得到满足尺寸要求的合格零件。
Claims (3)
1.一种钛合金进气道零件的整体成形模具，其特征在于：它包括上模（1）、下模（2），上模（1）、下模（2）上各设有2个吊装螺钉（3）。
2.如权利要求1所述的一种钛合金进气道零件的整体成形模具，其特征在于：在上模（1）的下部开有导向凹槽（5），上模（1）的顶部设有导向凸台（6），下模（2）的内部开有环形凸台（7）。
3.一种钛合金进气道零件的整体成形方法，其特征在于：它包括如下步骤，
（1）将权利要求1所述的模具固定在热成型压力机内加热，达到热成型温度700～750℃时，将圈圆完成后的圆形坯料放入下模型腔，上模与下模通过两侧的凹槽及凸台作为导向定位装置，将圈圆件拍扁完成预成型；
（2）预成型后坯料两端封堵焊，并在端面焊接进气管路，模具继续加热至超塑成形温度900～950℃时，将毛坯再次放入模具，上下模合模形成封闭型腔，将氩气注入后，毛坯逐渐与模具型腔贴合，经过保温保压后，毛坯与型腔完全贴合，同时环形凸台在零件上成形出了基准刻线。
（3）开模将成形后零件取出，得到满足尺寸要求的合格零件。
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