CN115090771A - 一种空心结构件及制备方法 - Google Patents
一种空心结构件及制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN115090771A CN115090771A CN202210676304.4A CN202210676304A CN115090771A CN 115090771 A CN115090771 A CN 115090771A CN 202210676304 A CN202210676304 A CN 202210676304A CN 115090771 A CN115090771 A CN 115090771A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- inner core
- structural member
- outer skin
- hollow structural
- fixed end
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title abstract description 5
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 21
- 244000052769 pathogen Species 0.000 claims abstract description 5
- 230000001717 pathogenic effect Effects 0.000 claims abstract description 5
- 238000003466 welding Methods 0.000 claims description 11
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 9
- 238000007789 sealing Methods 0.000 claims description 9
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 7
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 239000010936 titanium Substances 0.000 claims description 4
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 238000004381 surface treatment Methods 0.000 claims description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 abstract description 7
- 230000003014 reinforcing effect Effects 0.000 abstract description 7
- 239000000463 material Substances 0.000 abstract description 5
- 238000000926 separation method Methods 0.000 abstract description 4
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 9
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 4
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 3
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 3
- 230000004075 alteration Effects 0.000 description 2
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 2
- 238000003754 machining Methods 0.000 description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 230000000750 progressive effect Effects 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 239000002356 single layer Substances 0.000 description 1
- 210000003437 trachea Anatomy 0.000 description 1
- 238000009423 ventilation Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21D39/00—Application of procedures in order to connect objects or parts, e.g. coating with sheet metal otherwise than by plating; Tube expanders
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21D26/00—Shaping without cutting otherwise than using rigid devices or tools or yieldable or resilient pads, i.e. applying fluid pressure or magnetic forces
- B21D26/02—Shaping without cutting otherwise than using rigid devices or tools or yieldable or resilient pads, i.e. applying fluid pressure or magnetic forces by applying fluid pressure
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- Shaping Metal By Deep-Drawing, Or The Like (AREA)
Abstract
本发明涉及一种空心结构件及制备方法，其中一种空心结构件包括内层芯筒、外层蒙皮和固定端头，一个或多个所述内层芯筒并排设置在所述外层蒙皮内，所述外层蒙皮和所述内层芯筒两端分别由两所述固定端头封口，通过对所述内层芯筒进行SPF气胀成形，使所述内层芯筒之间以及与所述外层蒙皮之间相互贴合，并扩散连接成一个整体，形成带加强筋的空心结构件。由于所述内层芯筒的外形与最终内腔分隔形状近似，因此，变形量可以控制在较小范围，局部减薄不明显，可以形成接近等壁厚的筋条。与传统SPF/DB技术相比，不受材料变形减薄的限制，可以实现超高筋条空心结构的成形。
Description
技术领域
本发明涉及钣金成形技术，特别是涉及一种空心结构件及制备方法。
背景技术
超塑成形及超塑成形/扩散连接(SPF/DB)技术是一种低成本，高效益和近无余量的构件制造技术，能在一次热循环中制造出整体空心结构件。目前，SPF/DB技术作为一种钣金成形工艺，主要对单层或多层板材进行成形，其成形后外形依靠成形模具的型面进行保证，而成形后的空腔内部形状一般为相差蒙皮厚度的(带加强筋条或不带加强筋条)相似形状，其空腔形状自然成形。其中，四层结构中加强筋条是由两个内层芯板经过扩散连接和超塑成形后形成的。一般在筋条的中间部位由于扩散连接界面的存在会形成凸起的鼓肚，沿筋条由于变形减薄，是变厚度的。随着筋条高度增大，这种厚度变化会更剧烈。由于芯板厚度受到一定限制，因此，当要成形筋条高度较高时，芯板在形成筋条过程中，会由于减薄剧烈而破裂，导致零件报废。
所以，常规超塑成形/扩散连接四层结构在内层芯板壁厚确定的情况下，立筋高度是有限的，通常SPF/DB四层结构无法成形超过30～50倍壁厚的立筋。对于具有较高或超高内部型腔的零件，采用壁厚较薄的芯板就无法成形，采用较厚的芯板，又会增加零件重量，而失去了工艺本身的优势。因此，如何在不增加芯板重量或壁厚的情况下，实现较高或超高加强筋条成形，是现有工艺要解决的一个问题。另外，对于具有较高或超高内部型腔的空心加强结构，壁厚的一致性、均匀性对结构的性能和可预测性都要非常大的好处，如何降低芯板在成形过程中的变形，将壁厚减薄降低到最小，实现等壁厚或近似等壁厚，也是目前工艺要改进的地方。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种空心结构件及制备方法。
第一方面，本发明的实施例提出一种空心结构件，包括内层芯筒、外层蒙皮和固定端头，一个或多个所述内层芯筒并排设置在所述外层蒙皮内，所述外层蒙皮和所述内层芯筒的开口两端分别由两个所述固定端头封口，其中一所述固定端头上连接气管，所述气管与所述内层芯筒相通；通过对所述气管通气对所述内层芯筒进行SPF气胀成形，以使相邻的两个所述内层芯筒之间以及每个所述内层芯筒与所述外层蒙皮之间相互贴合，并扩散连接成一个整体。
进一步地，所述外层蒙皮包括上蒙皮和下蒙皮，所述上蒙皮和所述下蒙皮相互扣接形成中空结构。
进一步地，所述固定端头包括第一阶梯面和第二阶梯面，所述第一阶梯面用于对所述外层蒙皮进行封口，所述第二阶梯面用于对所述内层芯筒进行封口。
进一步地，所述内层芯筒由钛板首尾围合形成。
进一步地，所述内层芯筒的外轮廓与所述外层蒙皮的内轮廓相匹配。
第二方面，提供了一种空心结构件制备方法，包括步骤：
根据零件工艺图纸数模，制作内层芯筒和固定端头；
对外层蒙皮进行预成型；
对固定端头焊接气管；
将内层芯筒、外层蒙皮和固定端头进行组坯，并进行焊接，形成待加工件；
将待加工件放入模具，并装炉，进行SPF/DB成形，形成毛坯件。
进一步地，在组坯之前还包括对内层芯筒、外层蒙皮和固定端头进行表面处理。
进一步地，将毛坯件进行外形加工，去除余量和飞边，得到最终零件。
综上，本发明通过对所述内层芯筒进行SPF气胀成形，使所述内层芯筒之间以及与所述外层蒙皮之间相互贴合，并扩散连接成一个整体，形成带加强筋的空心结构件。由于所述内层芯筒的外形与最终内腔分隔形状近似，因此，变形量可以控制在较小范围，局部减薄不明显，可以形成接近等壁厚的筋条。与传统SPF/DB技术相比，不受材料变形减薄的限制，可以实现超高筋条空心结构的成形，可以最大程度减少所述内层芯板的变形量，减少了壁厚减薄，实现筋条和蒙皮厚度的均匀性精确可控，提高了结构刚强度、疲劳等性能的可控性和可预测性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明一实施例中一种空心结构件的结构示意图；
图2是图1的A-A截面示意图；
图3是图1的扩散连接的原理示意图；
图4是图1的扩散连接的过程示意图；
图5是图1的扩散连接的完成示意图；
图中：1、内层芯筒；2、外层蒙皮；3、固定端头；4、上蒙皮；5、下蒙皮；6、第一阶梯面；7、第二阶梯面；8、气管。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明的实施方式作进一步详细描述。以下实施例的详细描述和附图用于示例性地说明本发明的原理，但不能用来限制本发明的范围，即本发明不限于所描述的实施例，在不脱离本发明的精神的前提下覆盖了零件、部件和连接方式的任何修改、替换和改进。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参照附图并结合实施例来详细说明本申请。
请参阅图1和图2，本发明的实施例提出一种空心结构件，包括内层芯筒1、外层蒙皮2和固定端头3，一个或多个所述内层芯筒1并排设置在所述外层蒙皮2内，所述外层蒙皮2和所述内层芯筒1的开口两端分别由两个所述固定端头3封口，其中一所述固定端头3上连接气管8，所述气管8与所述内层芯筒1相通；通过对所述气管8通气对所述内层芯筒1进行SPF气胀成形，以使相邻的两个所述内层芯筒1之间以及每个所述内层芯筒1与所述外层蒙皮2之间相互贴合，并扩散连接成一个整体，形成带加强筋的空心结构件。通过改变所述内层芯筒1的形状和数量，可以调整筋条的数量和筋条的高度。由于所述内层芯筒1的外形与最终内腔分隔形状近似，因此，变形量可以控制在较小范围，局部减薄不明显，可以形成接近等壁厚的筋条。与传统SPF/DB技术相比，不受材料变形减薄的限制，可以实现超高筋条空心结构的成形，可以最大程度减少所述内层芯板的变形量，减少了壁厚减薄，实现筋条和蒙皮厚度的均匀性精确可控，提高了结构刚强度、疲劳等性能的可控性和可预测性。
请参阅图1，作为一种优选实施方式，所述外层蒙皮2包括上蒙皮4和下蒙皮5，其中所述上蒙皮4和所述下蒙皮5可以通过预成型制作，然后将所述上蒙皮4和所述下蒙皮5相对设置后，进行焊接，使所述上蒙皮4和所述下蒙皮5相互扣接形成中空结构。
请参阅图2，作为一种优选实施方式，所述固定端头3包括第一阶梯面6和第二阶梯面7，所述第一阶梯面6用于对所述外层蒙皮2进行封口，然后焊接确保密封，使所述外层蒙皮2与所述第一阶梯面6形成第一空腔结构，所述第二阶梯面7用于对所述内层芯筒1进行封口，然后焊接确保密封，使所述内层芯筒1与所述第二阶梯面7形成第二空腔结构，通过对所述第二空腔结构通气，使所述内层芯筒1之间以及与所述外层蒙皮2之间相互贴合，并扩散连接成一个整体，形成带加强筋的空心结构件。
请参阅图1和图2，作为一种优选实施方式，所述内层芯筒1由钛板首尾围合形成，其中收尾连接处可采用焊接，并确保焊缝的连续性和致密性。
请参阅图1和图2，作为一种优选实施方式，所述内层芯筒1的外轮廓与所述外层蒙皮2的内轮廓相匹配，确保所述内层芯筒1的外形与最终内腔分隔形状近似，从而使变形量可以控制在较小范围，局部减薄不明显，可以形成接近等壁厚的筋条。
请参阅图1～图5，第二方面，提供了一种空心结构件制备方法，包括步骤：
根据零件工艺图纸数模，制作内层芯筒1和固定端头3；
其中所述内层芯筒1由钛板首尾围合形成，其中收尾连接处可采用焊接，并确保焊缝的连续性和致密性；
所述固定端头3包括第一阶梯面6和第二阶梯面7，所述第一阶梯面6与外层蒙皮2的开口相匹配，所述第二阶梯面7与内层芯筒1的开口相匹配。
对外层蒙皮2进行预成型，所述外层蒙皮2包括上蒙皮4和下蒙皮5，将所述上蒙皮4和所述下蒙皮5相对设置后，进行焊接，使所述上蒙皮4和所述下蒙皮5组合形成中空结构；
对固定端头3焊接气管8，所述气管8与所述内层芯筒1相通，便于对所述内层芯筒1内通气；
将内层芯筒1、外层蒙皮2和固定端头3进行组坯，即所述内层芯筒1并排设置在所述外层蒙皮2内，所述外层蒙皮2和所述内层芯筒1两端分别由两所述固定端头3封口，并进行焊接，形成待加工件；
将待加工件放入模具，并装炉，进行SPF/DB成形，即通过对所述内层芯筒1进行SPF气胀成形，使所述内层芯筒1之间以及与所述外层蒙皮2之间相互贴合，并扩散连接成一个整体，形成毛坯件。
作为一种优选实施方式，在组坯之前还包括对内层芯筒1、外层蒙皮2和固定端头3进行表面处理，以避免在进行SPF气胀成形时，扩散连接之间有杂质，而导致成型缺陷。
作为一种优选实施方式，将毛坯件进行外形加工，去除余量和飞边，得到最终零件。
需要明确的是，本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同或相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。对于方法的实施例而言，相关之处可参见设备实施例的部分说明。本发明并不局限于上文所描述并在图中示出的特定步骤和结构。并且，为了简明起见，这里省略对已知方法技术的详细描述。
以上所述仅为本申请的实施例而已，并不限制于本申请。在不脱离本发明的范围的情况下对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围内。
Claims (8)
1.一种空心结构件，其特征在于：包括内层芯筒、外层蒙皮和固定端头，一个或多个所述内层芯筒并排设置在所述外层蒙皮内，所述外层蒙皮和所述内层芯筒的开口两端分别由两个所述固定端头封口，其中一所述固定端头上连接气管，所述气管与所述内层芯筒相通；
通过对所述气管通气对所述内层芯筒进行SPF气胀成形，以使相邻的两个所述内层芯筒之间以及每个所述内层芯筒与所述外层蒙皮之间相互贴合，并扩散连接成一个整体。
2.根据权利要求1所述的一种空心结构件，其特征在于：所述外层蒙皮包括上蒙皮和下蒙皮，所述上蒙皮和所述下蒙皮相互扣接形成中空结构。
3.根据权利要求1所述的一种空心结构件，其特征在于：所述固定端头包括第一阶梯面和第二阶梯面，所述第一阶梯面用于对所述外层蒙皮进行封口，所述第二阶梯面用于对所述内层芯筒进行封口。
4.根据权利要求1所述的一种空心结构件，其特征在于：所述内层芯筒由钛板首尾围合形成。
5.根据权利要求1所述的一种空心结构件，其特征在于：所述内层芯筒的外轮廓与所述外层蒙皮的内轮廓相匹配。
6.一种空心结构件制备方法，其特征在于：包括步骤：
根据零件工艺图纸数模，制作内层芯筒和固定端头；
对外层蒙皮进行预成型；
对固定端头焊接气管；
将内层芯筒、外层蒙皮和固定端头进行组坯，并进行焊接，形成待加工件；
将待加工件放入模具，并装炉，进行SPF/DB成形，形成毛坯件。
7.根据权利要求6所述的一种空心结构件制备方法，其特征在于：在组坯之前还包括对内层芯筒、外层蒙皮和固定端头进行表面处理。
8.根据权利要求6所述的一种空心结构件制备方法，其特征在于：将毛坯件进行外形加工，去除余量和飞边，得到最终零件。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202210676304.4A CN115090771A (zh) | 2022-06-15 | 2022-06-15 | 一种空心结构件及制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202210676304.4A CN115090771A (zh) | 2022-06-15 | 2022-06-15 | 一种空心结构件及制备方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN115090771A true CN115090771A (zh) | 2022-09-23 |
Family
ID=83290235
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202210676304.4A Pending CN115090771A (zh) | 2022-06-15 | 2022-06-15 | 一种空心结构件及制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN115090771A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114433702A (zh) * | 2021-12-27 | 2022-05-06 | 西安泰金工业电化学技术有限公司 | 一种导电能力较好的镀银旋压钛筒 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107009096A (zh) * | 2017-04-12 | 2017-08-04 | 哈尔滨工业大学 | 一种利用封闭截面管坯制造多层空心结构的方法 |
| CN109158842A (zh) * | 2018-10-31 | 2019-01-08 | 北京普惠三航科技有限公司 | 一种钛合金轻量化加强翼面的加工工艺 |
| CN109955042A (zh) * | 2019-03-28 | 2019-07-02 | 中国航空制造技术研究院 | 钛合金空心结构的制备方法 |
| CN113290198A (zh) * | 2021-04-27 | 2021-08-24 | 南京航空航天大学 | 一种利用管材制备中空整体结构的方法 |
| CN114227164A (zh) * | 2021-12-16 | 2022-03-25 | 航天海鹰(哈尔滨)钛业有限公司 | 一种轻量化弹翼超塑成形的制造方法 |
-
2022
- 2022-06-15 CN CN202210676304.4A patent/CN115090771A/zh active Pending
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107009096A (zh) * | 2017-04-12 | 2017-08-04 | 哈尔滨工业大学 | 一种利用封闭截面管坯制造多层空心结构的方法 |
| CN109158842A (zh) * | 2018-10-31 | 2019-01-08 | 北京普惠三航科技有限公司 | 一种钛合金轻量化加强翼面的加工工艺 |
| CN109955042A (zh) * | 2019-03-28 | 2019-07-02 | 中国航空制造技术研究院 | 钛合金空心结构的制备方法 |
| CN113290198A (zh) * | 2021-04-27 | 2021-08-24 | 南京航空航天大学 | 一种利用管材制备中空整体结构的方法 |
| CN114227164A (zh) * | 2021-12-16 | 2022-03-25 | 航天海鹰(哈尔滨)钛业有限公司 | 一种轻量化弹翼超塑成形的制造方法 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114433702A (zh) * | 2021-12-27 | 2022-05-06 | 西安泰金工业电化学技术有限公司 | 一种导电能力较好的镀银旋压钛筒 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN110666457A (zh) | 一种钛合金薄壁轻量化口盖类零件制备方法 | |
| JP3090324B2 (ja) | 多孔構造物およびその製作方法 | |
| US8529720B2 (en) | Aerofoil sub-assembly, an aerofoil and a method of making an aerofoil | |
| CN112372130B (zh) | 一种钛合金空心结构的制备方法 | |
| CN115090771A (zh) | 一种空心结构件及制备方法 | |
| US6739029B2 (en) | Manufacturing process for a grooved structure and structure obtained by this process | |
| CN109955042A (zh) | 钛合金空心结构的制备方法 | |
| US10232463B2 (en) | Tool and method for bonding layers of a metallic axisymmetric structure having complex curvatures | |
| US20030204944A1 (en) | Forming gas turbine transition duct bodies without longitudinal welds | |
| CN106181237A (zh) | 航空发动机复合材料风扇叶片的钛合金包覆边制造方法 | |
| CN110450307B (zh) | 贮箱非金属隔膜成型方法 | |
| US7047615B2 (en) | Forming gas turbine transition duct bodies without longitudinal welds | |
| CN113751590B (zh) | 一种钛合金四层结构成形方法和模具组件 | |
| CN113770253B (zh) | 钛合金四层结构成形模具、模具组件和蒙皮沟槽消除方法 | |
| CN114393091B (zh) | 一种半封闭舱体的成形方法 | |
| US11872617B2 (en) | Manufacture of annular sectors for producing an air intake lip | |
| CN114346396A (zh) | 一种双层口盖壁板超塑成形扩散连接模具和方法 | |
| US7523838B2 (en) | Housing | |
| CN112339298A (zh) | 一种大尺寸筒体成型方法 | |
| JP2732310B2 (ja) | Ω形蛇腹管の製造法 | |
| CN114211204B (zh) | 一种γ形半截面端环及其超塑成形方法 | |
| CN114310165B (zh) | 一种舱体的内支架及其成形方法、半封闭舱体 | |
| CN114571190A (zh) | 一种spf/db空心结构成形方法 | |
| CN114273499B (zh) | 一种舱体的环形封头及其成形方法、半封闭舱体 | |
| CN114289595B (zh) | 一种半封闭舱体及其成形方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination |