钛合金空心轻量化翼面的加工方法技术

本发明专利技术钛合金空心轻量化翼面的加工方法涉及焊接技术领域。其目的是为了提供一种芯格壁厚薄、芯格高度大的中空轻量化翼面，且可提高产品的生产效率、降低制造成本的钛合金空心轻量化翼面的加工方法。本发明专利技术钛合金空心轻量化翼面的加工方法，步骤包括，步骤一、翼面结构设计，翼面包括蒙皮、内部芯格和边框，所述内部芯格包括筋板和连接筋，所述筋板交叉连接，所述连接筋连接两个相互交叉的所述筋板；步骤二、备料，蒙皮、筋板、连接筋和边框切割和清洁处理；步骤三、激光焊接，其一，所述边框与所述内部芯格激光焊接形成骨架、其二，所述蒙皮与所述骨架激光焊接；步骤四、热校形，焊接完成后将工件放入校形工装。

Machining method of titanium alloy hollow lightweight wing surface

The invention of the invention of titanium alloy hollow lightweight wing surface relates to the field of welding technology. The purpose is to provide a processing method for titanium alloy hollow lightweight wing surface, which has thick core grid, large hollow core and lightweight wing, and can improve production efficiency and reduce manufacturing cost. \u672c\u53d1\u660e\u949b\u5408\u91d1\u7a7a\u5fc3\u8f7b\u91cf\u5316\u7ffc\u9762\u7684\u52a0\u5de5\u65b9\u6cd5\uff0c\u6b65\u9aa4\u5305\u62ec\uff0c\u6b65\u9aa4\u4e00\u3001\u7ffc\u9762\u7ed3\u6784\u8bbe\u8ba1\uff0c\u7ffc\u9762\u5305\u62ec\u8499\u76ae\u3001\u5185\u90e8\u82af\u683c\u548c\u8fb9\u6846\uff0c\u6240\u8ff0\u5185\u90e8\u82af\u683c\u5305\u62ec\u7b4b\u677f\u548c\u8fde\u63a5\u7b4b\uff0c\u6240\u8ff0\u7b4b\u677f\u4ea4\u53c9\u8fde\u63a5\uff0c\u6240\u8ff0\u8fde\u63a5\u7b4b\u8fde\u63a5\u4e24\u4e2a\u76f8\u4e92\u4ea4\u53c9\u7684\u6240\u8ff0\u7b4b\u677f\uff1b\u6b65\u9aa4\u4e8c\u3001\u5907\u6599\uff0c\u8499\u76ae\u3001\u7b4b\u677f\u3001\u8fde\u63a5\u7b4b\u548c\u8fb9\u6846\u5207\u5272\u548c\u6e05\u6d01\u5904\u7406\uff1b\u6b65\u9aa4\u4e09\u3001\u6fc0\u5149\u710a\u63a5\uff0c\u5176\u4e00\uff0c\u6240\u8ff0\u8fb9\u6846\u4e0e\u6240\u8ff0\u5185\u90e8\u82af\u683c\u6fc0\u5149\u710a\u63a5\u5f62\u6210\u9aa8\u67b6\u3001\u5176\u4e8c\uff0c\u6240\u8ff0\u8499\u76ae\u4e0e\u6240\u8ff0\u9aa8\u67b6\u6fc0\u5149\u710a\u63a5\uff1b\u6b65\u9aa4\u56db\u3001\u70ed\u6821\u5f62\uff0c\u710a\u63a5\u5b8c\u6210\u540e\u5c06\u5de5\u4ef6\u653e\u5165\u6821\u5f62\u5de5\u88c5\u3002

【技术实现步骤摘要】
钛合金空心轻量化翼面的加工方法
本专利技术涉及焊接
，特别是涉及一种钛合金空心轻量化翼面的加工方法。
技术介绍
随着航空航天飞行器飞行速度的不断提高以及武器系统整体结构轻量化的迫切需要，弹翼、舵翼、尾翼等产品逐步由原来的铝合金更换为高性能的钛合金，翼面的成形方式也由原来的铆接、粘接、氩弧焊焊接改为超塑成形/扩散连接、钎焊、电子束焊接等。超塑成形扩散连接技术作为现代化的制造手段，虽然很适合钛合金轻量化结构的成形，但是对一些骨架壁厚比较薄，而翼面厚度非常大的零件，由于受到材料超塑性能的限制，存在一定的局限性，工艺过程难以实现。对于钎焊工艺，则存在钎焊面小、焊缝多，但是焊接零件刚度差，工装难以加载等问题。而电子束焊接则需要在真空环境下进行，对多道焊缝需要焊接的零件，则生产制造的周期很长，成本很高。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种芯格壁厚薄、芯格高度大的中空轻量化翼面，且可提高产品的生产效率、降低制造成本的钛合金空心轻量化翼面的加工方法。本专利技术钛合金空心轻量化翼面的加工方法，加工步骤如下，步骤一，翼面结构设计，翼面包括蒙皮、内部芯格和边框，所述内部芯格包括筋板和连接筋，所述筋板交叉连接，所述连接筋连接两个相互交叉的所述筋板，所述蒙皮与所述内部芯格、所述边框相对固定，所述边框包括整体边框和分体边框；步骤二，备料，所述蒙皮、筋板、连接筋和边框切割成设计尺寸，且进行表面处理，去除表皮杂质和氧化层；步骤三，激光焊接，其一，所述边框与所述内部芯格激光焊接形成骨架，所述整体边框定位，所述筋板激光焊接在所述整体边框上，所述连接筋激光焊接在所述筋板上，所述分体边框与所述筋板激光焊接；所述筋板沿所述整体边框依次向所述分体边框方向焊接；其二，所述蒙皮与所述骨架激光焊接，所述蒙皮激光焊接前，所述蒙皮放置在骨架上，所述蒙皮与所述筋板点焊，然后，所述蒙皮的四边与边框激光焊接，再者，所述蒙皮与所述筋板激光焊接；步骤四，热校形，焊接完成后将工件放入校形工装，以去除焊接应力。本专利技术钛合金空心轻量化翼面的加工方法，其中所述激光焊接参数：激光功率：1800W-2200W，焊接速度0.8-1.2m/s，离焦量：-3mm～+3mm，氩气保护流量25L/min，激光束和焊接面夹角0-30°。本专利技术钛合金空心轻量化翼面的加工方法，其中所述翼面上设置的所述蒙皮、所述内部芯格和所述边框的厚度控制在0.5mm-3mm。本专利技术钛合金空心轻量化翼面的加工方法，其中所述筋板上开设有通气孔。本专利技术钛合金空心轻量化翼面的加工方法，其中所述整体边框上设有与所述筋板连接的工艺结构。本专利技术钛合金空心轻量化翼面的加工方法，其中所述筋板的高度高于所述连接筋的高度，所述筋板高出所述连接筋的高度范围为0.1mm-0.3mm。本专利技术钛合金空心轻量化翼面的加工方法，其中所述蒙皮上开设有定位槽，所述定位槽与所述筋板连接。本专利技术钛合金空心轻量化翼面的加工方法，其中所述热校形条件，校形温度为900-920℃，校形气压1.2-2MPa，保压时间为1.5-2.5h，保压完成后随炉冷却到200℃以下。本专利技术钛合金空心轻量化翼面的加工方法与现有技术不同之处在于：本专利技术钛合金空心轻量化翼面的加工方法，首先进行翼面结构设计，翼面包括蒙皮、内部芯格和边框，内部芯格为十字交叉结构、壁厚比较薄、芯格高度却较大的中空轻量化结构，内部芯格与边框、蒙皮组成的翼面可以极大提高产品的生产效率、降低制造成本；然后进行备料，材料通过激光切割或线切割得到，并进行清洁处理，保证加工精度；再进行激光焊接成型，翼面的组成结构采用激光焊接，焊接成本低、加工效率高、对环境要求低、环境污染小、健康环保；边框分为整体边框和分体边框，方便定位和安装、提高施工效率；最后进行热校形，翼面通过超塑成形工艺进行焊后校形，以去除焊接后的应力，并保证零件的型面精度。下面结合附图对本专利技术的钛合金空心轻量化翼面的加工方法作进一步说明。附图说明图1为本专利技术钛合金空心轻量化翼面的加工方法的翼面结构示意图；图2为本专利技术钛合金空心轻量化翼面的加工方法的图1的剖视结构示意图；图3为本专利技术钛合金空心轻量化翼面的加工方法的图1中翼面焊接过程示意图；图4为本专利技术钛合金空心轻量化翼面的加工方法的图1中翼面旋转90°的结构示意图；图5为本专利技术钛合金空心轻量化翼面的加工方法的图4中翼面焊接过程示意图；图6为本专利技术钛合金空心轻量化翼面的加工方法的图2中A的放大结构示意图。附图标注：1、整体边框；2、分体边框；3、筋板；4、连接筋；5、通气孔。具体实施方式本专利技术提供了一种钛合金轻量化、中空翼面的加工制造方法，解决了钛合金翼面、芯格壁厚较小而翼面高度较大时超塑成形、扩散连接难以成形，电子束焊接成本过高的问题，提出了采用激光焊接工艺制造轻量化中空翼面的方法。结合图1-图6所示，本专利技术钛合金空心轻量化翼面的加工方法，加工步骤如下，步骤一，翼面结构设计，翼面包括蒙皮、内部芯格和边框，内部芯格包括筋板3和连接筋4，筋板3相互交叉，连接筋4连接两个相互交叉的筋板3，筋板3与连接筋4形成桁架结构，蒙皮与内部芯格、边框固定连接，边框包括整体边框1和分体边框2，整体边框1用来定位，分体边框2方便调节和安装；步骤二，备料，蒙皮、筋板3、连接筋4和边框切割成设计尺寸，且进行表面处理，去除表皮杂质和氧化层；步骤三，激光焊接，其一，边框与内部芯格激光焊接形成骨架，具体的，整体边框1定位，筋板3激光焊接在整体边框1上，连接筋4激光焊接在筋板3上，内部芯格焊接完成后，分体边框2与筋板3激光焊接形成骨架结构；筋板3的具体焊接过程为沿整体边框1依次向分体边框2方向焊接；其二，蒙皮与骨架激光焊接，具体的，蒙皮激光焊接前，蒙皮放置在骨架上，蒙皮与筋板3点焊，然后，蒙皮的四边与边框激光焊接，再者，蒙皮与筋板3激光焊接；步骤四，热校形，焊接完成后将工件放入校形工装，以去除焊接应力。电子束焊接技术相对成熟，现有的翼面焊接多采用电子束焊接，但是电子束焊接需要高真空环境以防止电子散射，设备复杂，有磁偏移，焊件尺寸和形状受到真空室的限制，抽真空过程耗时长，导致施工过程时间长、效率低，并且X射线污染严重，对操作人员身体损伤大。相比较于电子束焊，激光焊成为高能束焊接技术发展的主流，激光焊接的优点是：激光焊不需真空室和对工件焊前进行去磁处理，可在大气中进行，也没有防X射线问题，所以可在生产线内联机操作，也可焊接磁性材料。另外，激光焊接的循环时间大大低于电子束焊接，工作效率明显提高、施工成本降低、工作环境更加安全健康。上述步骤二备料过程中，蒙皮和筋板3采用激光下料，激光下料的加工精度高、生产效率高；连接筋4和边框采用线切割下料，线切割下料的成本低、操作简便；蒙皮、筋板3、连接筋4和边框的表面处理过程选用酸洗方式，酸洗液的温度为18～45℃，酸洗时间为2～15min，酸洗用来去除表面污物和氧化皮，并用洁净的牛皮纸包好备用。并且，酸洗过的零件不能再用手触摸，装配过程中要保持零件干净。进一步的，激光焊接参数：激光功率：1800W-2200W，焊接速度0.8-1.2m/s，离焦量：-3mm～+3mm，氩气保护流量25L/min，激光束和焊接面夹角0-30°。结合图1、图3-图5所示，筋板3包括横向筋板HB和纵向筋板ZB本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种钛合金空心轻量化翼面的加工方法，其特征在于：加工步骤如下，步骤一，翼面结构设计，翼面包括蒙皮、内部芯格和边框，所述内部芯格包括筋板和连接筋，所述筋板交叉连接，所述连接筋连接两个相互交叉的所述筋板，所述蒙皮与所述内部芯格、所述边框相对固定，所述边框包括整体边框和分体边框；步骤二，备料，所述蒙皮、筋板、连接筋和边框切割成设计尺寸，且进行表面处理，去除表皮杂质和氧化层；步骤三，激光焊接，其一，所述边框与所述内部芯格激光焊接形成骨架，所述整体边框定位，所述筋板激光焊接在所述整体边框上，所述连接筋激光焊接在所述筋板上，所述分体边框与所述筋板激光焊接；所述筋板沿所述整体边框依次向所述分体边框方向焊接；其二，所述蒙皮与所述骨架激光焊接，所述蒙皮激光焊接前，所述蒙皮放置在骨架上，所述蒙皮与所述筋板点焊，然后，所述蒙皮的四边与边框激光焊接，再者，所述蒙皮与所述筋板激光焊接；步骤四，热校形，焊接完成后将工件放入校形工装，以去除焊接应力。

【技术特征摘要】
1.一种钛合金空心轻量化翼面的加工方法，其特征在于：加工步骤如下，步骤一，翼面结构设计，翼面包括蒙皮、内部芯格和边框，所述内部芯格包括筋板和连接筋，所述筋板交叉连接，所述连接筋连接两个相互交叉的所述筋板，所述蒙皮与所述内部芯格、所述边框相对固定，所述边框包括整体边框和分体边框；步骤二，备料，所述蒙皮、筋板、连接筋和边框切割成设计尺寸，且进行表面处理，去除表皮杂质和氧化层；步骤三，激光焊接，其一，所述边框与所述内部芯格激光焊接形成骨架，所述整体边框定位，所述筋板激光焊接在所述整体边框上，所述连接筋激光焊接在所述筋板上，所述分体边框与所述筋板激光焊接；所述筋板沿所述整体边框依次向所述分体边框方向焊接；其二，所述蒙皮与所述骨架激光焊接，所述蒙皮激光焊接前，所述蒙皮放置在骨架上，所述蒙皮与所述筋板点焊，然后，所述蒙皮的四边与边框激光焊接，再者，所述蒙皮与所述筋板激光焊接；步骤四，热校形，焊接完成后将工件放入校形工装，以去除焊接应力。2.根据权利要求1所述的钛合金空心轻量化翼面的加工方法，其特征在于：激光焊接参数：激光功率：1800W-2200W，焊接速度0...

【专利技术属性】
技术研发人员：雷鹍，刘新芹，靳舜尧，郭青苗，谢秀民，李波，
申请(专利权)人：北京普惠三航科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11