一种环形件热等静压成形用包套的制作方法

本发明属于热等静压成形制造领域，特别是涉及环形件热等静压成形、同种或异种材料的环形件热等静压连接成形等方面。

背景技术：

随着热等静压成形技术的发展，其应用领域已由最开始的核工业逐步扩展到航空航天、冶金、化工、新能源等领域。在粉末成形方面，具有材料利用率高、加工效率高、可是实现少无切削、节材降耗等优点，其产品的应用领域不断扩大。在连接成形方面，该技术凭借其优异连接性能，被人们日益关注。

对于采用热等静压进行粉末成形、同种/异种材料连接成形时，包套的设计是成形的关键技术之一，其包套结构的合理性影响着成品率和连接质量。包套是包覆在试件外边的一层材料，在成形过程中为材料提供隔绝的密闭环境，传递温度和压力。包套应具有一定耐热性、塑性和强度；同时，其需要特定的结构便于装配，有助于保证内部真空处理，有利于保证连接材料均匀受力，更好地实现异种材料冶金结合。

技术实现要素：

在此，本文提出一种环形件热等静压成形用包套，实现上述功能。本发明提供的环形件热等静压成形用包套，按顺序进行的下列步骤：

1)包套由上盖板和u形环槽两部分组成。上盖板具有两道环槽，环槽中间有环形凸台，凸台上加工有导气槽；u形环槽主体为环槽，并具有翻边、导气槽和圆角。

2)进行装配。将需要成形的材料(可以为粉末材料，也可以为固态同种/异种材料)装配进u形环槽环槽内，再将上盖板和u形环槽进行装配。

3)真空处理和封焊。由于包套自身结构特点，装配后在真空环境下采用电子束或激光进行封焊。

4)所述步骤1中，包套可采用机械加工制备，对于特殊材料为防止表面氧化，需进行表面保护，对于金属包套可以采用油膜保护；在装配之前可采用超声清洗进行除油除污；上盖板环槽深度h应和整体包套厚度t一致，这有利于径向均匀受力；翻边的尺寸在(t+4)mm以上，便于焊接；u形环槽与上盖板接触的内部进行圆角处理，圆角半径为0.5～1mm；在连接成形的包套设计过程中，在u形环槽环槽和材料a和b接触面，及u形环槽翻边和上盖板焊接处，均需预留0.1～0.15mm的间隙，在装配中同导气槽连通，用于排气；导气槽为边长0.2～0.5mm的方形槽；可根据实际零件情况对包套的间隙、圆角和方形槽的形状、分布和尺寸等特征进行调整。

5)所述步骤2中，装配前应去除包套及材料表面毛刺，装配服从间隙配合，装配件之间可滑动分离。

6)所述步骤3中，封焊前，可采用铳子在封焊位置取对称的正交位4个点进行点冲定位，防止因焊接过程中热应力作用下包套发生起翘。

7)本发明提供的一种环形件热等静压成形用包套，是在采用热等静压成形粉末材料或相关环形件连接成形过程中，为保证装配、制备或成形的顺利进行，提出一种可行的包套设计方案。该包套结构具有一定装配的便捷度，有助于保证内部真空处理，有利于保证成形材料均匀受力，也能更好地实现同种/异种材料连接成形。包套的形状也可以根据具体成形需求进行变化。

附图说明

图1为采用本发明提供的环形件热等静压成形用包套时包括的上盖板和u形环槽的结构示意图，其中1为上盖板，2为u形环槽，a为环形凸台，b为上盖板环槽，c为u形环槽环槽，d为翻边，e为导气槽，f为圆角。

图2为采用本发明提供的环形件热等静压成形用包套时装配的效果及局部示意图，其中a和b代表进行成形的材料，可以为粉末、同种或异种材料。

具体实施方式

下面结合附图和具体的实例，对本发明提供的环形件热等静压成形用包套进行详细说明。

如图1—图2所示，本发明提供的环形件热等静压成形用包套，包括下列内容：

1)根据成形需求制备环形包套。其成形需要的包套由上盖板1和u形环槽2两部分组成。上盖板1具有两道环槽b，环槽b中间有环形凸台a，凸台a上加工有导气槽e；u形环槽2主体为环槽c，环槽c上端与上盖板1接触处位置加工出圆角f，并具有翻边d和导气槽e。包套可采用机械加工制备，对于特殊材料，为防止表面氧化，需进行表面保护；对于金属包套可以采用油膜保护。在装配之前，可采用超声清洗进行除油除污。上盖板环槽b深度h应和整体包套厚度t一致，这有利于径向均匀受力；翻边d的尺寸在(t+4)mm以上，便于焊接；u形环槽2与上盖板1接触的内部进行圆角处理，圆角f半径为0.5～1mm；在连接成形的包套设计过程中，在u形环槽环槽c和材料a和b接触面，及u形环槽翻边d和上盖板1焊接处，均需预留0.1～0.15mm的间隙，在装配中同导气槽e连通，用于排气；导气槽e为边长0.2～0.5mm的方形槽；可根据实际零件情况对包套的间隙、圆角和方形槽的形状、分布和尺寸等特征进行调整。

2)进行装配。将需要成形的材料(可以为粉末材料，也可以为固态同种/异种材料a和b)装配进u形环槽环槽c内，再将上盖板1和u形环槽2进行装配。

3)真空处理和封焊。封焊前，可采用铳子在封焊位置取对称的正交位4个点进行点冲定位，防止因焊接过程中热应力作用下包套发生起翘；在真空环境下采用电子束或激光进行封焊。

4)成形材料可以为粉末材料，也可以为固态环形件；包套的形状也可以根据具体连接成形需求进行变化。

技术特征：

技术总结
本发明提出了一种环形件热等静压成形用包套。该发明包括包套的结构、设计原则、制备、装配等内容。本发明提出的一种环形件热等静压成形用包套，是在采用热等静压成形粉末材料或相关环形件连接成形过程中，为保证装配、制备或成形的顺利进行，提出一种可行的包套。该包套结构具有一定装配的便捷度，有助于保证内部真空处理，有利于保证成形材料均匀受力，保证粉末材料成形的成品率和更好地实现同种/异种材料连接成形。

技术研发人员：郎利辉;徐文才;李世越;肖毅
受保护的技术使用者：北京航空航天大学
技术研发日：2018.10.31
技术公布日：2019.01.29