本发明涉及钛合金铸造领域、钛合金结构件激光焊接领域，尤其是涉及一种钛合金进气道的制备工艺方法。
背景技术：
目前导弹用的大型进气道钛铸件趋于细长化，这对于钛合金铸造来说，科研及生产难度成倍增加。钛合金铸件目前比较成熟的生产方式有两种，一种是熔模精密铸造，另一种是机加工石墨型铸造。大型进气道铸件细长的特点，使得熔模精密铸造过程中的铸件易产生变形等问题，熔模精密铸造的钛合金铸件可以满足进气道对铸件表面粗糙度的要求，但蜡模变形和制壳变形都制约了熔模精密铸造工艺路线在大型进气道方面的应用；而机加工石墨型铸造工艺路线虽然可以控制变形但钛铸件表面易形成裂纹，进气道内腔表面的裂纹如果不去除就无法达到要求的技术状态。
因此，有必要研究一种导弹用大型钛合金进气道的制备工艺方法，不仅可以解决大型钛合金进气道的成型工艺瓶颈，也可以为导弹领域的高端装备要求提供技术支撑。
技术实现要素：
本发明的目的是为解决现有技术中钛合金进气道由于其自身的铸件细长的特点，使得熔模精密铸造过程中的铸件易产生变形等问题，导致进气道内腔表面的形成裂纹，而由于其封闭式结构无法快速去除裂纹，因此无法达到要求的技术状态的问题，提供一种钛合金进气道的制备工艺方法。
本发明为解决上述技术问题的不足，所采用的技术方案是：
一种导弹用大型钛合金进气道的制备工艺方法，包括如下步骤：
步骤一、进气道分体结构设计：根据导弹用大型钛合金进气道的结构特征，将导弹用大型钛合金进气道的分隔为分割为本体及若干片体，本体及片体均为开放结构，有利于钛合金铸造后处理过程的实现；
步骤二、石墨型加工：根据步骤一中分割的分体和片体的结构和尺寸，采用数控铣床加工与之对应的石墨型模具，并保证石墨型模具的尺寸精度为±0.2mm；
步骤三、表面涂层处理：取用涂料备用，涂料由粉体和液体按照（6~7）:1的重量比混合调配而成，然后通过喷枪把配制好的涂料均匀喷涂至石墨型表面，喷涂范围覆盖与钛液接触的型腔表面，喷涂范围只需要覆盖与钛液接触的型腔表面，使喷涂表面呈现亚光面，待干燥后，对喷涂表面不均的地方用砂纸进行打磨处理，打磨处理后，喷涂完成备用；
步骤四、真空除气：将步骤三中的经过喷涂处理后的本体和片体装入真空加热炉中进行真空除气，装炉时应保护模具表面涂层的不被磕碰，防止涂层脱落，装炉后进行真空热处理，检测模具表面涂层是否完整，取表面涂层完整的模具备用；
步骤五、组型：将步骤四中制备的模具采用分阶段组型的方法进行组装成型，每次装型敲击后，采用干燥的压缩空气吹去模具型腔内的粉尘，组装完成后备用；
步骤六、浇注成型：将金属熔液导入步骤五中对应的各个模具中，制备得到片体和本体，将本体采用热等静压采方式进行处理，备用；
步骤七、酸洗：将步骤六中制备得到的片体和本体就行酸洗去除铸件表面α层，酸洗使用的酸液成分为hno3、hf和水的混合物，酸洗过程中均匀移动铸件，保证酸洗均匀性，控制进气道本体及片体铸件单边减薄0.3mm后备用；
步骤八、本体及片体机加工：取步骤六中的片体和本体进行机械加工，使本体和片体组装为一体状态下的配合部位的间隙不大于0.5mm，若超过0.5mm激光焊接过程不能保证焊缝全部融合，焊接质量不能得到保障，备用
步骤九、本体及片体激光焊接：通过焊接工装将片体压设在本体之上，通过激光焊接的方法将两者焊接在一起，激光焊接过程需利用专用工装固定，加工制作焊接压迫片体于本体之上的压板，此为本领域技术人员的常规技术选择，并不属于本申请的重点，因此不做详细描述；
步骤十、消应力退火：将步骤九中焊接后的钛合金进气道结构进行退火处理，控制加热温度580℃±14℃，保温时间1h±10min，真空度≤0.133pa，退火后制备完成，得到导弹用大型钛合金进气道的。
所述的步骤三中粉体为氧化钇和氧化锆的混合物且氧化钇和氧化锆的比例为（90~95）:（5~10）。
所述的步骤三中液体为硅溶胶。
所述的步骤四中真空加热炉的加热温度为900±30℃，保温时间为4±0.5h，真空度≤20pa，随炉冷却至300℃以下出炉。
所述的热等静压采用带芯热等静压。
本发明的有益效果是：本发明提供了一种导弹用大型钛合金进气道的制备工艺方法。采用石墨型钛合金铸件的常规设备生产，通过多种新工艺新方案集成应用，实现了发明目的。采用传统钛合金铸造工艺无法实现，传统石墨型钛合金铸造对于导弹片体和本体大面积壁厚仅为3mm的产品无法实现充型完整。采用本专利的石墨涂层方案，结合了钛合金熔模铸造的优点，不仅有效保证了导弹铸件的充型完整，还使导弹钛合金铸件表面粗糙度能够达到6.3μm的水平，实现了导弹铸件的钛合金铸造工艺路线可行。另外对于导弹进气道这类狭小细长的结构通过钛合金铸造一次成形，不能保证型腔内部的表面质量，若整体成形，型腔内部的表面裂纹无法处理，不能保证进气道产品的质量可靠性。采用本专利的激光焊接方案，实现了进气道开口铸造工艺路线的可行性，且有效避免了进气道型腔内部裂纹的产生。一种导弹用大型钛合金进气道的制备工艺方法为导弹用大型钛合金进气道的研发探索了一种新的生产方法。
本发明具有以下创新点及优点：①工艺方法新颖，创新性采用了多种新工艺新方案集成应用，有效解决了钛合金铸造工艺路线在大型进气道方面应用的技术瓶颈。②带芯热等静压，充分利用石墨型芯的结构刚度，有效避免了钛铸件在热等静压过程的变形问题，提高了生产效率；③制定了合格的激光焊接接口及激光焊接工艺方案，实现了片体与本体的一次激光焊接成形，且利用激光焊接热输入量小的优点，避免了进气道型腔内部裂纹的产生。
附图说明
图1为进气道结构示意图。
图2为进气道分割后本体的结构示意图。
图3为进气道分割后片体的结构示意图。
具体实施方式
以空对地导弹用大型薄壁进气道铸件（总体尺寸：365×189×1965mm，铸件约65%的面积为3mm薄壁结构，见图1）的研制过程为例。
一种导弹用大型钛合金进气道的制备工艺方法，包括如下步骤：
步骤一、进气道分体结构设计：根据导弹用大型钛合金进气道的结构特征，将导弹用大型钛合金进气道的分隔为分割为本体及一个片体，如图2-3，进气道腹部盖板为片体，其余为本体，分割后本体及片体均为开放结构，实现了钛合金铸造后处理过程的实现，本体及片体均为开放结构，有利于钛合金铸造后处理过程的实现；
步骤二、石墨型加工：根据步骤一中分割的分体和片体的结构和尺寸，采用数控铣床加工与之对应的石墨型模具，并保证石墨型模具的尺寸精度为±0.2mm；
步骤三、表面涂层处理：取用涂料备用，涂料由粉体和液体按照7:1的重量比混合调配而成，然后通过喷枪把配制好的涂料均匀喷涂至石墨型表面，喷涂范围覆盖与钛液接触的型腔表面，喷涂范围只需要覆盖与钛液接触的型腔表面，使喷涂表面呈现亚光面，待干燥后，对喷涂表面不均的地方用砂纸进行打磨处理，打磨处理后，喷涂完成备用；
步骤四、真空除气：将步骤三中的经过喷涂处理后的本体和片体装入真空加热炉中进行真空除气，装炉时应保护模具表面涂层的不被磕碰，防止涂层脱落，装炉后进行真空热处理，真空加热炉的加热温度为900±30℃，保温时间为4±0.5h，真空度≤20pa，随炉冷却至300℃以下出炉，采用该方法制备出炉后的石墨涂层未见脱落；
步骤五、组型：将步骤四中制备的模具采用分阶段组型的方法进行组装成型，每次装型敲击后，采用干燥的压缩空气吹去模具型腔内的粉尘，组装完成后备用；
步骤六、浇注成型：将金属熔液导入步骤五中对应的各个模具中，制备得到片体和本体，将本体采用热等静压采方式进行处理，备用；
步骤七、酸洗：将步骤六中制备得到的片体和本体就行酸洗去除铸件表面α层，酸洗使用的酸液成分为hno3、hf和水的混合物，酸洗过程中均匀移动铸件，保证酸洗均匀性，控制进气道本体及片体铸件单边减薄0.3mm后备用；
步骤八、本体及片体机加工：取步骤六中的片体和本体进行机械加工，使本体和片体组装为一体状态下的配合部位的间隙不大于0.5mm，进气道本体与片体之间采用阶梯配合，阶梯配合间隙为0.5mm，若超过0.5mm激光焊接过程不能保证焊缝全部融合，焊接质量不能得到保障，备用
步骤九、本体及片体激光焊接：通过焊接工装将片体压设在本体之上，通过激光焊接的方法将两者焊接在一起，激光焊接过程需利用专用工装固定，加工制作焊接压迫片体于本体之上的压板，此为本领域技术人员的常规技术选择，并不属于本申请的重点，因此不做详细描述；
步骤十、消应力退火：将步骤九中焊接后的钛合金进气道结构进行退火处理，控制加热温度580℃±14℃，保温时间1h±10min，真空度≤0.133pa，退火后制备完成，得到导弹用大型钛合金进气道的。
所述的步骤三中粉体为氧化钇和氧化锆的混合物且氧化钇和氧化锆的比例为（90~95）:（5~10）。
所述的步骤三中液体为硅溶胶
所述的热等静压采用带芯热等静压。
采用上述本专利的方法成功通过钛合金铸造工艺路线研制了导弹用大型进气道，该专利的方法为导弹用大型薄壁钛合金铸件的研制提供了新的途径。
本发明所列举的技术方案和实施方式并非是限制，与本发明所列举的技术方案和实施方式等同或者效果相同方案都在本发明所保护的范围内。