一种钛合金薄壁蒙皮类零件热校形方法与流程

本发明属于钛合金热处理技术领域，具体涉及一种钛合金薄壁蒙皮类零件热校形方法。

背景技术：

钛和钛合金由于具有比强度高、耐腐蚀、优良的高低温性能等优点在航空、航天等方面应用广泛。某航天器上的弹翼是一种形状复杂的钛合金零件，由骨架和蒙皮焊接而成。蒙皮形状如图1所示，壁厚0.5mm，表面为晶格结构，由机械加工而成，后续与骨架焊接成形。机加过程中，由于刀具的挤压和摩擦作用产生的机械力、高温作用，以及原材料本身存在的应力，使得加工后蒙皮零件内部存在较高的残余应力。蒙皮在残余应力的作用下发生翘曲变形，直接影响后续焊接精度，导致弹翼尺寸超差。弹翼是航天器上重要组成部分，其尺寸精度的高低直接影响航天器的装配和飞行性能，所以工程上对蒙皮有很高的尺寸要求。钛合金由于屈服强度高，弹性模量低，在冷校形过程会产生较大的回弹和较大的残余应力，甚至发生断裂。因此该钛合金薄壁蒙皮类零件不宜采用冷校形方法进行加工，需要通过热校形，在去除应力的同时校正零件的变形，提高零件尺寸精度。

技术实现要素：

(一)要解决的技术问题

本发明提出一种钛合金薄壁蒙皮类零件热校形方法，以解决如何提高钛合金薄壁蒙皮类零件的成形效率，减小零件因机械过程产生的变形，缩短零件生产周期、降低制造成本、提高生产效率的技术问题。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本发明提出一种钛合金薄壁蒙皮类零件热校形方法，该热校形方法包括将蒙皮类零件放置在热校形工装的上部工装与下部工装之间进行组合装配，形成装配体后共同入炉加热，通过热-力耦合作用校正零件变形；其中，下部工装的表面具有晶格与沟槽结构，下部工装的晶格与蒙皮类零件表面的晶格部位相对应，沟槽的宽度大于晶格的边界宽度，以便于装配；上部工装具有平板结构，与蒙皮类零件的非晶格表面相贴合，并提供重力作用。

进一步地，进行组合装配后，将装配体水平放置，于室温条件下共同放入真空炉，待真空度达1×10^-2pa后开始升温，升温时间3h，升至750℃保温4h，通过热-力耦合作用校正零件变形，随炉冷却至150℃以下，将装配体取出。

进一步地，在进行组合装配之前，测量蒙皮类零件的变形量。

进一步地，在进行组合装配之前，将热校形工装和蒙皮类零件用丙酮清洗晾干。

进一步地，在热校形之后对蒙皮类零件进行划线测量，测量蒙皮类零件的变形量。

(三)有益效果

本发明提出的钛合金薄壁蒙皮类零件热校形方法，包括将蒙皮类零件放置在热校形工装的上部工装与下部工装之间进行组合装配，形成装配体后共同入炉加热，通过热-力耦合作用校正零件变形；其中，下部工装的表面具有晶格与沟槽结构，下部工装的晶格与蒙皮类零件表面的晶格部位相对应，沟槽的宽度大于晶格的边界宽度，以便于装配；上部工装具有平板结构，与蒙皮类零件的非晶格表面相贴合，并提供重力作用。

本发明通过设计随形工装，利用热-力耦合作用，在消除焊接应力的同时解决零件变形问题。该方法不仅可以解决机加导致的变形，还可以解决其他工序导致的变形问题。同时，该方法不仅能用于解决钛合金薄壁蒙皮类零件的变形问题，还可根据实际情况修改工装解决其他复杂薄壁钛合金零件的变形问题。

附图说明

图1为本发明实施例热校形方法中针对的蒙皮结构图；

图2为本发明实施例热校形方法中采用的下部工装结构图；

图3为本发明实施例热校形方法中采用的组合工装结构图。

具体实施方式

为使本发明的目的、内容和优点更加清楚，下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。

本实施例提出一种钛合金薄壁蒙皮类零件热校形方法，该方法具体包括如下步骤：

s1、热校形前准备：将零件置于平台，测量变形量并记录；将热校形工装和零件用丙酮清洗晾干，将零件与工装组合装配；

其中，热校形工装包括下部工装和上部工装；下部工装结构如图2所示，表面为晶格与沟槽结构，下部工装的晶格与蒙皮零件的晶格部位对应，沟槽宽度大于晶格边界宽度，便于装配。上部工装为平板结构，与蒙皮零件的非晶格面贴合，并提供重力作用。将蒙皮零件放置在上部工装与下部工装之间，工装组合后的结构如图3所示。

s2、热校形：将工装和零件装配体水平放置，于室温条件下放入真空炉，待真空度达1×10^-2pa后开始升温，升温时间3h，升至750℃保温4h，通过热-力耦合作用校正零件变形，随炉冷却至150℃以下，将装配体取出。

s3、热校形后测量：对零件进行划线测量，测量零件变形量。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

技术特征：

1.一种钛合金薄壁蒙皮类零件热校形方法，其特征在于，所述热校形方法包括将蒙皮类零件放置在热校形工装的上部工装与下部工装之间进行组合装配，形成装配体后共同入炉加热，通过热-力耦合作用校正零件变形；其中，所述下部工装的表面具有晶格与沟槽结构，所述下部工装的晶格与所述蒙皮类零件表面的晶格部位相对应，所述沟槽的宽度大于所述晶格的边界宽度，以便于装配；所述上部工装具有平板结构，与所述蒙皮类零件的非晶格表面相贴合，并提供重力作用。

2.如权利要求1所述的热校形方法，其特征在于，进行所述组合装配后，将所述装配体水平放置，于室温条件下共同放入真空炉，待真空度达1×10^-2pa后开始升温，升温时间3h，升至750℃保温4h，通过热-力耦合作用校正零件变形，随炉冷却至150℃以下，将所述装配体取出。

3.如权利要求1所述的热校形方法，其特征在于，在进行所述组合装配之前，测量所述蒙皮类零件的变形量。

4.如权利要求1所述的热校形方法，其特征在于，在进行所述组合装配之前，将所述热校形工装和蒙皮类零件用丙酮清洗晾干。

5.如权利要求1所述的热校形方法，其特征在于，在热校形之后对所述蒙皮类零件进行划线测量，测量所述蒙皮类零件的变形量。

技术总结
本发明属于钛合金热处理技术领域，具体涉及一种钛合金薄壁蒙皮类零件热校形方法，包括将蒙皮类零件放置在热校形工装的上部工装与下部工装之间进行组合装配，形成装配体后共同入炉加热，通过热‑力耦合作用校正零件变形。本发明通过设计随形工装，利用热‑力耦合作用，在消除焊接应力的同时解决零件变形问题。该方法不仅可以解决机加导致的变形，还可以解决其他工序导致的变形问题。同时，该方法不仅能用于解决钛合金薄壁蒙皮类零件的变形问题，还可根据实际情况修改工装解决其他复杂薄壁钛合金零件的变形问题。

技术研发人员：段翠媛;田伟智;周野
受保护的技术使用者：北京星航机电装备有限公司
技术研发日：2019.08.22
技术公布日：2019.11.22