專利名稱：一種氣脹成形和熱成形復(fù)合成形方法及其采用的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于航空發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種氣脹成形和熱成形復(fù)合成形方 法及其采用的裝置；主要應(yīng)用于航空發(fā)動(dòng)機(jī)鈦合金中厚板大型復(fù)雜結(jié)構(gòu)件的成形。
背景技術(shù)：
在航空發(fā)動(dòng)機(jī)制造過(guò)程中，某些型號(hào)機(jī)的加力燃燒室部件加力筒體二段采用鈦合 金中厚板制造鈑焊機(jī)匣主體。傳統(tǒng)工藝一般采用熱壓分瓣偶合模成形，再進(jìn)行焊接；但由 于鈦合金在常溫下基本無(wú)法成形，而在高溫狀態(tài)下鈦合金中厚板該類結(jié)構(gòu)零件結(jié)構(gòu)尺寸龐 大，加之其主體材料壁厚達(dá)6mm，采用傳統(tǒng)的熱成形工藝對(duì)于熱成形設(shè)備和工裝材料都很難 進(jìn)行選擇；另外，熱成形后也非常難于保證每塊毛料型面的一致均勻，同時(shí)異形結(jié)構(gòu)焊縫不 易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)焊接，焊接質(zhì)量難于保證。如果完全采用超塑成形工藝成形零件，其工裝制造成 本極大，同時(shí)由于零件成形過(guò)程變形量大，導(dǎo)致超塑過(guò)程密封技術(shù)難度大；若采用工藝件輔 助成形(變形量大)則容易漏氣，且毛料密封及零件脫模是個(gè)難題。如果完全采用氣脹成形 工藝，則由于厚板強(qiáng)度高，結(jié)構(gòu)變形量大，氣囊材料難于選擇，而無(wú)法實(shí)現(xiàn)零件的整體成形。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題，本發(fā)明提供一種加工工藝簡(jiǎn)單、制造成本低的氣脹成 形和熱成形復(fù)合成形方法及其采用的裝置。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案，一種氣脹成形和熱成形復(fù)合成形 方法，包括如下步驟步驟一將零件毛料預(yù)彎曲焊接成錐筒形結(jié)構(gòu)；步驟二 將氣囊的下端放置在熱成形模具的上卡槽與氣脹成形模具的下卡槽之間 的氣囊下卡槽內(nèi)；步驟三將零件毛料套放在錐筒形熱成形模具的外表面上；步驟四將模具上蓋放置在氣脹成形模具的上方，并通過(guò)鎖緊楔塊鎖緊模具上 蓋；步驟五將完成步驟四所述工序后的工裝零件吊裝到氣脹成形爐工作臺(tái)上，并接 通氣囊與外部通氣管路，關(guān)閉爐門(mén)，啟動(dòng)加熱裝置；步驟六進(jìn)行零件的熱成形；步驟七當(dāng)達(dá)到氣脹成形溫度時(shí)，按照氣脹成形工藝進(jìn)行氣脹成形；步驟八完成氣脹成形工藝過(guò)程后，待工裝零件冷卻后，取出工裝零件；步驟九按照裝配工裝零件的相反順序拆卸零件。所述的氣脹成形和熱成形復(fù)合成形方法所采用的裝置，包括上端具有上卡槽的錐 筒形熱成形模具，在所述熱成形模具的上方設(shè)置有下端具有下卡槽的氣脹成形模具，熱成 形模具與氣脹成形模具通過(guò)熱成形模具的上卡槽和氣脹成形模具的下卡槽連接為一體；在 所述氣脹成形模具的中部設(shè)置有通槽，在氣脹成形模具的上方設(shè)置有模具上蓋，所述熱成
3形模具的上卡槽與氣脹成形模具的下卡槽之間為氣囊下卡槽，所述模具上蓋與氣脹成形模 具上端之間為氣囊上卡槽；在所述氣囊上卡槽和氣囊下卡槽內(nèi)設(shè)置有氣囊，氣囊與設(shè)置在 氣脹成形模具通槽內(nèi)的通氣管路相連通。所述熱成形模具的材料選擇熱線脹系數(shù)大于零件熱線脹系數(shù)的材料，所述氣脹成 形模具的材料選擇熱線脹系數(shù)小于零件熱線脹系數(shù)的材料。為了防止模具上蓋在成形過(guò)程中竄動(dòng)，所述模具上蓋與氣脹成形模具之間通過(guò) 銷、樁及鎖緊楔塊固定連接在一起。本發(fā)明的有益效果本發(fā)明針對(duì)一個(gè)零件不同的結(jié)構(gòu)部位，分別采用氣脹成形和熱成形兩種成形方法 進(jìn)行成形，實(shí)現(xiàn)了零件復(fù)雜結(jié)構(gòu)的成形。并且，本發(fā)明簡(jiǎn)化了加工工藝，解決了因零件結(jié)構(gòu) 復(fù)雜、尺寸大及主體材料厚(強(qiáng)度高)，而無(wú)法選擇熱成形設(shè)備和工裝設(shè)計(jì)難度大、成本高 的技術(shù)難題，成形后的零件尺寸及技術(shù)條件均滿足下道工序的工藝設(shè)計(jì)要求。


圖1是本發(fā)明的復(fù)合成形方法的工藝流程圖；圖2是本發(fā)明的復(fù)合成形方法所采用的裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是本發(fā)明在使用過(guò)程中零件毛料安裝狀態(tài)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是本發(fā)明在使用過(guò)程中零件氣脹成形和熱成形狀態(tài)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖5是本發(fā)明在使用過(guò)程中零件成形后冷卻狀態(tài)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖中，1-氣囊下卡槽，2-熱成形模具，3-下卡槽，4-通氣管路，5-氣脹成形模具， 6-通槽，7-氣囊上卡槽，8-模具上蓋，9-氣囊，10-上卡槽，11-銷，12-樁，13-鎖緊楔塊， 14-零件毛料。
具體實(shí)施例方式如圖1所示，一種氣脹成形和熱成形復(fù)合成形方法，包括如下步驟步驟一將零件毛料預(yù)彎曲焊接成錐筒形結(jié)構(gòu)；步驟二 將氣囊的下端放置在熱成形模具的上卡槽與氣脹成形模具的下卡槽之間 的氣囊下卡槽內(nèi)；步驟三將零件毛料套放在錐筒形熱成形模具的外表面上；步驟四將模具上蓋放置在氣脹成形模具的上方，并通過(guò)鎖緊楔塊鎖緊模具上 蓋；步驟五將完成步驟四所述工序后的工裝零件吊裝到氣脹成形爐工作臺(tái)上，并接 通氣囊與外部通氣管路，關(guān)閉爐門(mén)，啟動(dòng)加熱裝置；步驟六進(jìn)行零件的熱成形；步驟七當(dāng)達(dá)到氣脹成形溫度時(shí)，按照氣脹成形工藝進(jìn)行氣脹成形；步驟八完成氣脹成形工藝過(guò)程后，待工裝零件冷卻至300°C以下時(shí)，取出工裝零 件；步驟九按照裝配工裝零件的相反順序拆卸零件。熱成形階段
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從啟動(dòng)加熱裝置至溫度達(dá)到氣脹成形溫度前均為熱成形階段；當(dāng)加熱時(shí)，熱成形 模具的體積線膨脹量對(duì)零件毛料內(nèi)表面產(chǎn)生壓力，使之塑性變形，如圖4所示。氣脹成形階段當(dāng)溫度達(dá)到氣脹成形溫度時(shí)為氣脹成形階段。氣脹成形溫度根據(jù)零件毛料的不同鈦合金材料及厚度在880°C 920°C進(jìn)行選 擇；當(dāng)溫度達(dá)到氣脹成形溫度時(shí)，進(jìn)行氣脹成形；該成形過(guò)程為0. IMPa, 120s — 0. 2MPa, 120s — 0. 5MPa，60s — lMPa，300s —保持 IMPa 壓力完成氣脹成形過(guò)程。如圖2所示，所述的氣脹成形和熱成形復(fù)合成形方法所采用的裝置，包括上端具 有上卡槽10的錐筒形熱成形模具2，在所述熱成形模具2的上方設(shè)置有下端具有下卡槽3 的氣脹成形模具5，熱成形模具2與氣脹成形模具5通過(guò)熱成形模具2的上卡槽10和氣脹 成形模具5的下卡槽3連接為一體；在所述氣脹成形模具5的中部設(shè)置有通槽6，在氣脹成 形模具5的上方設(shè)置有模具上蓋8，所述熱成形模具2的上卡槽10與氣脹成形模具5的下 卡槽3之間為氣囊下卡槽1，所述模具上蓋8與氣脹成形模具5上端之間為氣囊上卡槽7 ； 在所述氣囊上卡槽7和氣囊下卡槽1內(nèi)設(shè)置有氣囊9，氣囊9與設(shè)置在氣脹成形模具5通槽 6內(nèi)的通氣管路4相連通。所述熱成形模具2的材料選擇熱線脹系數(shù)大于零件熱線脹系數(shù)的材料，如 ZCr25Ni20 ；所述氣脹成形模具5的材料選擇熱線脹系數(shù)小于零件熱線脹系數(shù)的材料。所述 通氣管路4、氣囊9、鎖緊楔塊13、樁12和銷11的材料選擇ICrlSNiOTi ；所述模具上蓋8的 材料選擇Cr25Ni20。為了防止模具上蓋8在成形過(guò)程中竄動(dòng)，所述模具上蓋8與氣脹成形模具5之間 通過(guò)銷11、樁12及鎖緊楔塊13固定連接在一起。所述熱成形模具2與氣脹成形模具5通過(guò)熱成形模具2的上卡槽10和氣脹成形 模具5的下卡槽3以焊接的方式連接在一起。
權(quán)利要求
一種氣脹成形和熱成形復(fù)合成形方法，其特征在于，包括如下步驟步驟一將零件毛料預(yù)彎曲焊接成錐筒形結(jié)構(gòu)；步驟二將氣囊的下端放置在熱成形模具的上卡槽與氣脹成形模具的下卡槽之間的氣囊下卡槽內(nèi)；步驟三將零件毛料套放在錐筒形熱成形模具的外表面上；步驟四將模具上蓋放置在氣脹成形模具的上方，并通過(guò)鎖緊楔塊鎖緊模具上蓋；步驟五將完成步驟四所述工序后的工裝零件吊裝到氣脹成形爐工作臺(tái)上，并接通氣囊與外部通氣管路，關(guān)閉爐門(mén)，啟動(dòng)加熱裝置；步驟六進(jìn)行零件的熱成形；步驟七當(dāng)達(dá)到氣脹成形溫度時(shí)，按照氣脹成形工藝進(jìn)行氣脹成形；步驟八完成氣脹成形工藝過(guò)程后，待工裝零件冷卻后，取出工裝零件；步驟九按照裝配工裝零件的相反順序拆卸零件。
2.權(quán)利要求1所述的氣脹成形和熱成形復(fù)合成形方法所采用的裝置，其特征在于包括 上端具有上卡槽的錐筒形熱成形模具，在所述熱成形模具的上方設(shè)置有下端具有下卡槽的 氣脹成形模具，熱成形模具與氣脹成形模具通過(guò)熱成形模具的上卡槽和氣脹成形模具的下 卡槽連接為一體；在所述氣脹成形模具的中部設(shè)置有通槽，在氣脹成形模具的上方設(shè)置有 模具上蓋，所述熱成形模具的上卡槽與氣脹成形模具的下卡槽之間為氣囊下卡槽，所述模 具上蓋與氣脹成形模具上端之間為氣囊上卡槽；在所述氣囊上卡槽和氣囊下卡槽內(nèi)設(shè)置有 氣囊，氣囊與設(shè)置在氣脹成形模具通槽內(nèi)的通氣管路相連通。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的氣脹成形和熱成形復(fù)合成形方法所采用的裝置，其特征在于 所述熱成形模具的材料選擇熱線脹系數(shù)大于零件熱線脹系數(shù)的材料，所述氣脹成形模具的 材料選擇熱線脹系數(shù)小于零件熱線脹系數(shù)的材料。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的氣脹成形和熱成形復(fù)合成形方法所采用的裝置，其特征在于 所述模具上蓋與氣脹成形模具之間通過(guò)銷、樁及鎖緊楔塊固定連接在一起。
全文摘要
一種氣脹成形和熱成形復(fù)合成形方法及其采用的裝置，方法將毛料預(yù)彎曲焊接成錐筒形；將氣囊的下端放置在氣囊下卡槽內(nèi)；將毛料套放在熱成形模具的外表面；將模具上蓋放置在氣脹成形模具的上方；將工裝零件吊裝到氣脹成形爐工作臺(tái)上，并接通氣囊與外部通氣管路，關(guān)閉爐門(mén)，啟動(dòng)加熱裝置；進(jìn)行熱成形；當(dāng)達(dá)到氣脹成形溫度時(shí)，按照氣脹成形工藝進(jìn)行氣脹成形；待工裝零件冷卻后，取出工裝零件；按照裝配工裝零件的相反順序拆卸零件。所述方法采用的裝置，包括熱成形模具，在熱成形模具的上方設(shè)置有氣脹成形模具，熱成形模具與氣脹成形模具連接為一體；在氣脹成形模具的上方設(shè)置有模具上蓋，在氣囊上卡槽和氣囊下卡槽內(nèi)設(shè)置有氣囊，氣囊與通氣管路相連通。
文檔編號(hào)B21D35/00GK101912919SQ20101022842
公開(kāi)日2010年12月15日 申請(qǐng)日期2010年7月16日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月16日
發(fā)明者任萍, 吳蓉昆, 馬艷玲, 高獻(xiàn)娟, 黃青松 申請(qǐng)人:沈陽(yáng)黎明航空發(fā)動(dòng)機(jī)(集團(tuán))有限責(zé)任公司