CN110936109A - 一种大尺寸钛合金蒙皮复合成形方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种飞机钛合金蒙皮复合成形方法，其特征在于第一步对钛合金板材端头进行粘接处理；第二步钛合金板材进行拉伸成形；第三步热成形。本发明将拉伸及热压成形复合成形进行结合，先对大型钛合金蒙皮毛料进行拉伸处理，两端头进行铝板的胶接处理，通过拉伸成形使毛料成形出一定的曲度，随后将拉伸成形后的曲面凹面进行热压成形，同时对零件的边缘进行局部弯边处理。该成形方法可以有效的避免零件褶皱缺陷的产生，一次交检合格率可达到98％以上。
Description
技术领域
本发明属于一种飞机蒙皮零件的成形方法，具体是一种大尺寸钛合金复合成形方法，涉及一种钛合金拉伸及热压复合成形方法。
技术背景
钛合金材料因比强度大、抗腐蚀性好、无磁性、高韧性及温度适用范围广等优点，成为航空航天材料的首选。目前，现代飞机上钛合金的应用范围越来越广泛，主要用于飞机蒙皮、风扇叶片、紧固件及舱门等。大尺寸钛合金蒙皮零件尺寸一般大于2m以上，采用超塑成形方法气压控制不适当很容易造成零件壁厚不均匀难以满足大尺寸蒙皮零件的外形需要，常选用热成形工艺成形并且制造工艺简单方便可控，成本低廉，具有较高的经济价值。钛合金材料在高温状态具有一定的塑性，由于外形曲度较大直接采用热成形方法在热压的过程中材料无法在有限的空间内排出，必然会产生大面积的褶皱等缺陷，其一次交检合格率仅能达到15％，对于飞机蒙皮零件不允许出现任何的表面质量缺陷和内部纤维组织缺陷。
鉴于此，对飞机大型钛合金蒙皮开发一种合适的钛合金复合成形方法是非常有必要的。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供一种大型钛合金蒙皮的复合成形方法。
一种飞机钛合金蒙皮复合成形方法，包括以下三步：
第一步对钛合金板材端头进行粘接处理
1－1选用1.5mm的铝合金板材，将其切割成长度与钛合金毛料宽度一致，宽度为200mm的板材2块作为胶接的铝合金毛料；
1－2对钛合金毛料及胶接的铝合金毛料边缘进行修边处理；
1－3采用高强度金属胶接剂对钛合金毛料的两端头粘接铝合金板材，胶接后加紧压实48小时后使用。
第二步钛合金板材进行拉伸成形
2－1将热成形上模安装在拉伸设备上，在模胎上涂好润滑剂，再将钛合金毛料安装在模胎上进行拉伸；
2－2分为两次进行拉伸，第一次为预拉伸成形，其变形量控制在1％以下，第二次拉伸成形其变形量控制在3％－3.5％之间，使钛合金板材与模胎的两处高点处全部贴合。
第三步热成形
检查热成形模上下间隙，涂敷润滑剂将热成形下模安装至热成形设备加热到650℃，将拉伸成形后的钛合金毛料与热成形下模贴合后进行热压成形；在热压过程中压力为600KN，保压时间10－15分钟；热压过程中在对零件的边缘进行局部弯边处理。
本发明将拉伸及热压成形复合成形进行结合，先对大型钛合金蒙皮毛料进行拉伸处理，由于钛板在拉伸过程中钳口摩擦力较大影响零件的正常拉伸，所以该方法对两端头进行铝板的胶接处理，通过拉伸成形使毛料成形出一定的曲度，随后将拉伸成形后的曲面凹面与热成形下模贴合进行热压成形，同时对零件的边缘进行局部弯边处理。该成形方法可以有效的避免零件褶皱缺陷的产生而导致的零件报废，一次交检合格率可达到98％以上。
以下结合实施例附图，对本申请作进一步详细描述：
附图说明
图1钛合金蒙皮预拉伸
图2钛合金蒙皮热压成形
图中编号说明：1.钛合金板材；2.胶接位置；3.铝合金毛料；4.热成形上模；5.钳口；6.拉伸成形后的钛合金毛料；7.热成形下模
具体实施方式
具体如图1所示，使用方法如下步骤：
(1)选用1.5mm的铝合金板材材料选择为2024－T3，切成1.5m×200mm的铝合金板材两块作为铝合金毛料3。
(2)对钛合金板材1及胶接的铝合金毛料3边缘进行修边处理。
(3)采用高强度金属胶接剂对钛合金板材1的两端头粘接铝合金毛料3，胶接后加紧压实48小时后可使用，胶接位置2如图所示。
(4)将热成形上模4安装在拉伸设备上，在上模上涂好拉伸润滑剂，用拉伸设备的钳口5夹持胶接的铝合金毛料3。
(5)对钛合金板材1进行预拉伸成形，拉伸其变形量控制在1％以下，将钛合金板材1与热成形上模4的顶端贴合，加力保持3min。
(6)再次对钛合金板材1进行拉伸成形，缓慢拉伸，拉伸吨位控制在120T、156T，拉伸变形量控制在3％—3.5％，使钛合金板材与热成形上模的两处高点处全部贴合，加力保持5min。
(7)将拉伸后的钛合金毛料6卸载，单边去除拉伸过渡区的600mm×1500mm毛料。
(8)检查热成形模上下间隙，涂敷润滑剂。
(9)将热成形下模7安装至热成形设备加热到650℃，将拉伸成形后的钛合金毛料与热成形下模7贴合后进行热压成形；
(10)在热压过程中压力为600KN，保压时间10－15分钟；热压过程中在对零件的边缘进行局部弯边处理。
(11)取出零件。
在实际生产中整个成形过程中均采用一套模胎完成，同时成形后减少零件的回弹量，实现大尺寸钛合金零件的精确成形。本发明涉及的成形方法操作简单方便，通用性强，安全性高。
Claims (4)
1.一种飞机钛合金蒙皮复合成形方法，其特征在于第一步对钛合金板材端头进行粘接处理；第二步钛合金板材进行拉伸成形；第三步热成形。
2.根据权利要求1所述的一种飞机钛合金蒙皮复合成形方法，其特征在于所述的对钛合金板材端头进行粘接处理具体过程为：
2－1选用1.5mm的铝合金板材，将其切割成长度与钛合金毛料宽度一致，宽度为200mm的板材2块作为胶接的铝合金毛料；
2－2对钛合金毛料及胶接的铝合金毛料边缘进行修边处理。
2－3采用高强度金属胶接剂对钛合金毛料的两端头粘接铝合金板材，胶接后加紧压实48小时后使用。
3.根据权利要求1所述的一种飞机钛合金蒙皮复合成形方法，其特征在于所述的钛合金板材进行拉伸成形具体过程为：
3－1将热成形上模安装在拉伸设备上，在模胎上涂好润滑剂，再将钛合金板材安装在模胎上进行拉伸；
3－2分为两次进行拉伸，第一次为预拉伸成形，其变形量控制在1％以下，第二次拉伸成形其变形量控制在3％－3.5％之间，使钛合金板材与模胎的两处高点处全部贴合。
4.根据权利要求1所述的一种飞机钛合金蒙皮复合成形方法，其特征在于所述的热成形具体过程为：检查热成形模上下间隙，涂敷润滑剂将热成形模安装至热成形设备加热到650℃，将拉伸成形后的钛合金毛料与热成形下模贴合后进行热压成形；在热压过程中压力为600KN，保压时间10－15分钟；热压过程中在对零件的边缘进行局部弯边处理。
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