大型超长钛合金异形薄壳精密铸造与加工及焊接变形控制技术制造技术

本发明专利技术属于有色金属塑性成型与精密机械加工技术领域，公开了一种大型超长钛合金异形薄壳精密铸造与加工及焊接变形控制技术，大型超长钛合金异形薄壳包括：沿第一方向依次连接的第一圆筒段、第一圆锥筒段、第二圆筒段、第二圆锥筒段和第三圆筒段构成的圆筒形薄壳，且圆筒形薄壳上设置有径向凸起的沿壳体母线的凸型半圆形鼓包，且圆筒形薄壳的厚度范围为2.5mm

【技术实现步骤摘要】
大型超长钛合金异形薄壳精密铸造与加工及焊接变形控制技术


[0001]本专利技术涉及有色金属塑性成型与精密机械加工
，特别涉及一种大型超长钛合金异形薄壳精密铸造与加工及焊接变形控制技术。

技术介绍

[0002]钛及钛合金已成为航空、航天、能源、船舶、化工及医疗领域不可缺少的材料，但钛的化学活性高，铸造难度大，现有的铸造技术难以满足目前航空航天等领域对薄壁、异型、结构和功能统一钛合金精密铸件的需求。因此，大型超长钛合金异形薄壳件等大规模复杂结构件的制造效率底，难度大，质量不可靠。

技术实现思路

[0003]本专利技术提供一种大型超长钛合金异形薄壳精密铸造与加工及焊接变形控制技术，解决现有技术中的大型超长钛合金异形薄壳件的制造效率低，难度大，质量不可靠的技术问题。
[0004]为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种大型超长钛合金异形薄壳精密铸造与加工及焊接变形控制技术，所述大型超长钛合金异形薄壳包括：沿第一方向依次连接的第一圆筒段、第一圆锥筒段、第二圆筒段、第二圆锥筒段和第三圆筒段构成的圆筒形薄壳，且所述圆筒形薄壳上设置有径向凸起的沿壳体母线的凸型半圆形鼓包，所述凸型半圆形鼓包内设置有加强筋板，所述第一圆筒段外侧设置有环形加强筋，所述圆筒形薄壳内侧设置多个隔板，所述圆筒形薄壳的两端分别设置有第一法兰和第二法兰，所述第一圆筒段的直径小于所述第二圆筒段的直径，所述第二圆筒段的直径小于所述第三圆筒段的直径，且圆筒形薄壳的厚度范围为2.5mm
±
0.5mm；
[0005]所述制造方法包括：
[0006]将所述圆筒形薄壳于所述第二圆筒段划分为内筒小段和内筒大段两部分并分别铸造成型；
[0007]分别车铣复合粗加工和半精加工所述内筒小段和所述内筒大段；
[0008]组装所述内筒小段和所述内筒大段并进行激光焊接，而后进行筒体精加工。
[0009]本申请实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：
[0010]本申请实施例中提供的大型超长钛合金异形薄壳精密铸造与加工及焊接变形控制技术，采用分体铸造、精密机械加工以及激光焊接的方案可有效提高铸件浇铸质量、控制铸件的变形及有效地进行铸件的热等静压消除铸件的缺陷，从而提升产品质量。
附图说明
[0011]为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本申请的一些实施例，对于本
领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0012]图1为本专利技术实施例提供的大型超长钛合金异形薄壳的结构示意图；
[0013]图2为本专利技术实施例提供的内筒小段的结构示意图；
[0014]图3为本专利技术实施例提供的内筒大段的结构示意图；
[0015]图4为本专利技术实施例提供的总体工艺方案设计与制造工艺流程；
[0016]图5为本专利技术实施例提供的内筒剖面结构示意图；
[0017]图6为本专利技术实施例提供的通槽隔板拆分示意图；
[0018]图7为本专利技术实施例提供的铸造工艺流程图；
[0019]图8为本专利技术实施例提供的内筒前段铸件图；
[0020]图9为本专利技术实施例提供的内筒后段铸件图；
[0021]图10为本专利技术实施例提供的内筒前段浇铸系统示意图；
[0022]图11为本专利技术实施例提供的内筒后段浇铸系统示意图；
[0023]图12为本专利技术实施例提供的前段、后段浇注系统示意图
[0024]图13为本专利技术实施例提供的内筒内置挡(或隔)板安装及焊接示意图；
[0025]图14为本专利技术实施例提供的内筒小段前段铸件图；
[0026]图15为本专利技术实施例提供的内筒大段后段铸件图；
[0027]图16为本专利技术实施例提供的热等静压后的产品铸件三维模型示意图；
[0028]图17为本专利技术实施例提供的机械加工前的示意图；
[0029]图18为本专利技术实施例提供的工字型隔板和矩形隔板两种焊接示意图；
[0030]图19为本专利技术实施例提供的两段对接焊接的示意图；
[0031]图20为本专利技术实施例提供的铸件的浇铸系统三维模型示意图；
[0032]图21为本专利技术实施例提供的内筒大段石墨型铸造模具结构示意图；
[0033]图22为本专利技术实施例提供的内筒小段石墨型铸造模具结构示意图。
具体实施方式
[0034]下面结合附图并参考具体实施例描述本申请。
[0035]本申请实施例通过提供一种大型超长钛合金异形薄壳精密铸造与加工及焊接变形控制技术，解决现有技术中的大型超长钛合金异形薄壳件的制造效率低，难度大，质量不可靠的技术问题。
[0036]参见图1、图2和图3，本实施例提供一种大型超长钛合金异形薄壳精密铸造与加工及焊接变形控制技术，所述大型超长钛合金异形薄壳包括：沿第一方向依次连接的第一圆筒段11、第一圆锥筒段12、第二圆筒段13、第二圆锥筒段14和第三圆筒段15构成的圆筒形薄壳，且所述圆筒形薄壳上设置有径向凸起的沿壳体母线的凸型半圆形鼓包16，所述凸型半圆形鼓包16内设置有加强筋板，所述第一圆筒段11外侧设置有环形加强筋，所述圆筒形薄壳内侧设置多个隔板，所述圆筒形薄壳的两端分别设置有第一法兰17和第二法兰18，所述第一圆筒段11的直径小于所述第二圆筒段12的直径，所述第二圆筒段12的直径小于所述第三圆筒段15的直径，且圆筒形薄壳的厚度范围为2.5mm
±
0.5mm。
[0037]具体来说，本实施以一具体的为例进行具体说明，所述大型超长钛合金异形薄壳
产品为长筒型结构，该产品零件外形尺寸为2220.0
×
580.0
×
550.0mm，主体壁厚为2.5mm，零件理论重量43.2Kg，零件示意图及结构尺寸如图1和图2所示。该薄壁异形筒壳中间段主体结构蒙皮壁厚为2.5mm，薄壁蒙皮区域总长度为2180mm；小段外圆直径为￠240mm
‑
￠309mm，大段直径为￠309mm
‑
￠392mm；从小段到大段为过渡区域，由￠240mm逐渐过渡到￠309mm的圆锥形段。该薄壁筒壳总长2220mm。
[0038]所述制造方法包括：
[0039]将所述圆筒形薄壳于所述第二圆筒段12划分为内筒小段和内筒大段两部分并分别铸造成型；
[0040]分别车铣复合粗加工和半精加工所述内筒小段和所述内筒大段；
[0041]组装所述内筒小段和所述内筒大段并进行激光焊接，而后进行筒体精加工。
[0042]进一步地，所述加强筋板设置成间隔布置的多块筋板。在内部半圆形鼓包沿轴向分布12块加强筋板，用于安装线路同时加强壳体的刚性作用；经理论计算分析得该12处筋板加强后，壳体的整体刚性可提高25％左右。需要说明的是，原始设计采用连续不间断的整体筋板，但本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种大型超长钛合金异形薄壳精密铸造与加工及焊接变形控制技术，其特征在于，所述大型超长钛合金异形薄壳包括：沿第一方向依次连接的第一圆筒段、第一圆锥筒段、第二圆筒段、第二圆锥筒段和第三圆筒段构成的圆筒形薄壳，且所述圆筒形薄壳上设置有径向凸起的沿壳体母线的凸型半圆形鼓包，所述凸型半圆形鼓包内设置有加强筋板，所述第一圆筒段外侧设置有环形加强筋，所述圆筒形薄壳内侧设置多个隔板，所述圆筒形薄壳的两端分别设置有第一法兰和第二法兰，所述第一圆筒段的直径小于所述第二圆筒段的直径，所述第二圆筒段的直径小于所述第三圆筒段的直径，且圆筒形薄壳的厚度范围为2.5mm
±
0.5mm；所述制造方法包括：将所述圆筒形薄壳于所述第二圆筒段划分为内筒小段和内筒大段两部分并分别铸造成型；分别车铣复合粗加工和半精加工所述内筒小段和所述内筒大段；组装所述内筒小段和所述内筒大段并进行激光焊接，而后进行筒体精加工。2.如权利要求1所述的大型超长钛合金异形薄壳精密铸造与加工及焊接变形控制技术，其特征在于，所述加强筋板设置成间隔布置的多块筋板。3.如权利要求1所述的大型超长钛合金异形薄壳精密铸造与加工及焊接变形控制技术，其特征在于，所述内筒小段和所述内筒大段内设置的多个隔板中，靠近两端筒口的隔板整体铸造而成，其他隔板分别通过焊接的方式固定并精加工内型面。4.如权利要求1所述的大型超长钛合金异形薄壳精密铸造与加工及焊接变形控制技术，其特征在于，在所述半精加工过程中，所述内筒小段和所述内筒大段的待焊接边分别设置工艺法兰作为大小段的加工协调基准。5.如权利要求4所述的大型超长钛合金异形薄壳精密铸造与加工及焊接变形控制技术，其特征在于，所述工艺法兰均设置成开口法兰结构。...

【专利技术属性】
技术研发人员：王华侨，王宇飞，孙立君，杨明迪，张守明，王维新，张如平，付兴柏，石章靖，黄星星，王训迪，赵华军，张权，赵华萍，冯四伟，李宝华，
申请(专利权)人：湖北三江航天红阳机电有限公司，
类型：发明
国别省市：