一种钛合金变曲率双向应力结构钣金件的热压成形方法与流程

本发明属于热压成形技术领域，特别是涉及一种钛合金变曲率双向应力结构钣金件的热压成形方法。

背景技术：

随着航空航天制造业的发展，航空器机体用结构材料的主要特点是大量采用比强度高和比模量高的质轻、高强、高模量材料，从而提高航空器的结构效率，降低航空器的结构重量系数。具体来说就是复合材料和钛合金用量的增加，传统结构钢和铝合金的用量相应减少。

钛合金以其耐高温、密度小、比强度高等特点在航空航天领域广泛应用，其中钛合金钣金件零部组件所占比重非常大。目前，钣金件成形有多种方法，如：旋压成型、超塑成形、热压成形、气胀成形等，热压成形工艺以其成形效率高、成形周期短、材料剪薄率低等特点在批量生产中表现出突出优势。

钛合金钣金件成形面临板料撕裂、起皱、控制减薄率等问题，最终零件的成形效果取决于热压成形工艺方法。部分钣金件因其形状特点一次成型不能满足要求，需要两次及以上成形才能得到最终形状。对于一些无法一次成型的零件，工艺方法成功与否的关键是如何合理的选择过渡型面、尽量减少成形次数、减少模具投入成本。

技术实现要素：

本发明为了解决现有技术中的问题，提出一种钛合金变曲率双向应力结构钣金件的热压成形方法。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种钛合金变曲率双向应力结构钣金件的热压成形方法，所述钛合金变曲率双向应力结构钣金件包括第一连接段和第二连接段，其特征在于：采用分步热压成形法，在热压出最终型面之前增加过渡型面，所述第一连接段过渡型面尺寸与第一连接段最终形面尺寸相同，所述第二连接段过渡型面高度低于第二连接段最终形面高度，所述第二连接段过渡型面宽度与第二连接段最终形面相同，第一连接段和第二连接段相接处设置过渡区域，将过渡型面再次热压成型形成钛合金变曲率双向应力结构钣金件的最终型面。

更进一步的，所述第一连接段和第二连接段相接处设置的过渡区域为圆角过渡区域。

更进一步的，所述第一连接段为直筒段，所述第二连接段为扩口段。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明能够有效避免钛合金变曲率双向应力结构钣金件成形后产生褶皱的缺陷。采用分步成形方法，在热压成形出最终形状前增加过渡型面，此型面能够有效避免一次成型中出现的褶皱缺陷，并能够使最终成形出的零件剪薄率极低，满足产品设计要求。能够使板料向工艺端流动，避免零件产生褶皱缺陷，并且最大程度的减少热压成形次数，减少模具投入成本。另外，调整型面角度，使型面前后高度相同，避免因侧向力作用导致模具串动、型面闭合不严。

附图说明

图1为本发明所述的钛合金变曲率双向应力结构钣金件正视结构示意图

图2为本发明所述的钛合金变曲率双向应力结构钣金件俯视结构示意图

图3为本发明所述的钛合金变曲率双向应力结构钣金件过渡型面正视结构示意图

图4为本发明所述的钛合金变曲率双向应力结构钣金件过渡型面俯视结构示意图

图5为本发明所述的钛合金变曲率双向应力结构钣金件最终型面正视结构示意图

图6为本发明所述的钛合金变曲率双向应力结构钣金件最终型面俯视结构示意图

1-过渡区域

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地阐述。

参见图1-6说明本实施方式，一种钛合金变曲率双向应力结构钣金件的热压成形方法，所述钛合金变曲率双向应力结构钣金件包括第一连接段和第二连接段，采用分步热压成形法，在热压出最终型面之前增加过渡型面，所述第一连接段过渡型面尺寸与第一连接段最终形面尺寸相同，所述第二连接段过渡型面高度低于第二连接段最终形面高度，所述第二连接段过渡型面宽度与第二连接段最终形面相同，第一连接段和第二连接段相接处设置过渡区域，将过渡型面再次热压成型形成钛合金变曲率双向应力结构钣金件的最终型面。

如图1-2所示，本实施例中采用应用于导弹尾部的喷火装置进行说明，该结构为钛合金变曲率双向应力结构钣金件的典型代表，由扩口段与直筒段两种形状组成，扩口段与直筒段不可单独成形后焊接，要求此零件一体成形，并且扩口段与直筒段相连接处过渡圆角不可太大，要有明显折线。零件材料为钛合金板材，成形工艺方法为热压成形。零件本身结构导致此零件在热压成形过程中易在直筒段与扩口段过渡区域板料堆积产生褶皱。在实际生产中经多次模拟分析及实际验证，无法一次热压出合格型面，那么就需要两次及以上热压成形，增加过渡型面，过渡型面的选择是成功与否的关键。采用本发明所述方法能够成功得到合格零件，并且最大程度的减少热压成形次数，减少模具投入成本。

如图3-6所示，过渡型面特点为直筒段与零件实际尺寸相同，扩口段正视方向高度比零件高度低，俯视方向宽度与零件实际宽度相同，在过渡区域增加圆角，此方法能够有效解决中间过渡区域在热压成形过程中产生板料堆积问题，能够使板料向工艺端流动，避免零件产生褶皱缺陷。另外，调整型面角度，使型面前后高度相同，避免因侧向力作用导致模具串动、型面闭合不严。

以上对本发明所提供的一种钛合金变曲率双向应力结构钣金件的热压成形方法，进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

技术特征：

1.一种钛合金变曲率双向应力结构钣金件的热压成形方法，所述钛合金变曲率双向应力结构钣金件包括第一连接段和第二连接段，其特征在于：采用分步热压成形法，在热压出最终型面之前增加过渡型面，所述第一连接段过渡型面尺寸与第一连接段最终形面尺寸相同，所述第二连接段过渡型面高度低于第二连接段最终形面高度，所述第二连接段过渡型面宽度与第二连接段最终形面相同，第一连接段和第二连接段相接处设置过渡区域，将过渡型面再次热压成型形成钛合金变曲率双向应力结构钣金件的最终型面。

2.根据权利要求1所述的一种钛合金变曲率双向应力结构钣金件的热压成形方法，其特征在于：所述第一连接段和第二连接段相接处设置的过渡区域为圆角过渡区域。

3.根据权利要求1所述的一种钛合金变曲率双向应力结构钣金件的热压成形方法，其特征在于：所述第一连接段为直筒段，所述第二连接段为扩口段。

技术总结
本发明提出了一种钛合金变曲率双向应力结构钣金件的热压成形方法，属于热压成形技术领域，特别是涉及一种钛合金变曲率双向应力结构钣金件的热压成形方法。解决了现有钛合金钣金件成形时板料会出现撕裂、起皱、控制减薄率的问题。它采用分步热压成形法，在热压出最终型面之前增加过渡型面。它主要用于钛合金变曲率双向应力结构钣金件的热压成形。

技术研发人员：赵倩倩;杨小克;丁锐;丛宇鹏
受保护的技术使用者：航天海鹰(哈尔滨)钛业有限公司
技术研发日：2018.12.27
技术公布日：2020.07.07