【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于金属薄壁构件塑性成形领域，涉及一种内置加强块薄壁构件的精准成形方法。
技术介绍
1、具有轻量化、高强度特征的超塑成形/扩散连接(superplastic forming/diffusion bonding,spf/db)成形构件已经在运载工具构件的制造领域得到广泛的应用。随着运载工具设计与制造技术发展，适用于多场景使用的运载工具成为当下发展的主要趋势，也为新型运载工具的设计与制造提出了新的挑战。具有梯度特征的结构件对复杂多变使用工况有着良好的适应性，逐渐成为了轻质高强构件重要的选择之一。内置加强块的薄壁结构的提出，实现了薄壁结构制造中轻质与高强特性的完美耦合，极大的拓展了spf/db技术的应用领域，也提升了薄壁构件对复杂服役环境的适应性。当下，内置加强块薄壁结构成形的主要工艺流程为，在内蒙皮内表面采用点焊工艺将加强块与蒙皮固定，然后在非扩散区域喷涂止焊剂并将外蒙皮与内蒙皮在边缘处采用焊接工艺完成密封，最后，放到spf/db成形装备中完成构件的制造成形。采用此方法，由于内置加强块的存在，完成焊接密封的未成形结构，内置加强块处会出现较大的缝隙，在进行扩散连接时，缝隙受到外压的作用，内外蒙皮向中间贴合，而加强块的刚性属性，加强块处的蒙皮贴合量远小于无加强块的贴合量，两者之间的差值，最终导致了蒙皮外表面出现沟槽，影响构建的整体成形质量，沟槽在使用过程形成较大的应力集中，降低了产品的使用性能。因此，急需寻找一种较为适宜的内置加强块薄壁构件的spf/db成形方法，以解决生产中现有的问题，提质增效。
1、针对上述提出的传统spf/db制造过程中容易出现缺陷的问题，提出一种内置加强块薄壁构件的精准成形方法。本专利技术采用预成形与终成形协同使用的方法，分别控制预成形与终成形的工艺过程，实现构件的成形效率与质量以及精度的提升。预成形是指在平板状态时先行在加强块的放置区域预制一个筋胞下陷，通过合理设计预成形模具的构形，控制预制筋胞的深度与外廓尺寸，实现加强块与板材相对位置的定位，提高了加强块扩散连接的位置精度，同时，加强块与蒙皮在扩散连接前的分体状态，提高了加强块与蒙皮扩散成形后的质量一致性；终成形是指spf/db成形时在内外蒙皮表面与模具的贴合面以及加强块筋胞处通入三路惰性气体，分别调节加强块筋包处以及两个蒙皮与工装贴合面的惰性气体流量，控制蒙皮与工装贴合面以及加强块筋包内的气体压力以及各气路的通断，引导超塑成形时金属的流动方向和流动行为，提高超塑成形的稳定性，抑制构件外表面沟槽缺陷，最终实现内置加强块薄壁构件spf/db成形的高品质制造。
2、本专利技术采取的技术手段如下：
3、内置加强块薄壁构件的精准成形方法，其特征在于首先依据内置加强块的尺寸与薄壁蒙皮的规格设计预制筋胞的热成形工装，并且依据构件的最终外形要求设计spf/db终成形工装；第二步预制筋胞成形后，将加强块置于预制筋胞处，确定止焊剂的涂覆区域并完成止焊剂的涂覆；第三步完成构件超塑成形前内外蒙皮的空腔的激光焊接封口形成预制整体件；第四步，将成形后的预制整体件置于spf/db终成形工装并固定到spf/db成形装备中，连接各控制气路，控制通入气体流量以及各路的气流的通断，完成最终构件的spf/db成形。
4、1、预制加强块筋胞规格确定
5、所述的预制加强块筋胞为最终构件加强块筋胞的一部分，预制加强块筋胞的外形轮廓尺寸依据拟定的预制加强块筋胞高度h确定，当确定了预制加强块筋胞高度h后，以高度h在最终构件加强块筋胞以筋胞凸起平面为基准向蒙皮侧量出高度h构建一个虚拟截面，所截取的分割体的外形轮廓即为预制加强块筋胞的外形轮廓；
6、所述的预制加强块筋胞高度h通过加强块的厚度c确定，为了提升后续制造过程的制造精度，其两者应满足关系式(1)所示，
7、c+0.1 mm≤h≤c+0.5 mm (1)
8、2、预制加强块筋胞成形工装设计准则
9、所述的预制加强块筋胞成形工装为热成形工装，用于以平板原料为基础预成形加强块筋胞轮廓，其整体构形分为上模与下模，上模的成形型面整体为平面，在拟制加强块筋胞对应位置制有凸起，下模成形型面整体同样为平面，在拟制加强块筋胞对应位置制有下陷，凸起的外廓尺寸、高度以及下陷的外廓尺寸、深度均依据已经确定出的拟定的预制加强块筋胞尺寸确定；
10、在预制加强块筋胞底部应有约r5的倒角，抑制后续最终构件成形时的筋胞底部产生过大的应力集中；
11、3、预制加强块筋胞制造
12、将平板料放入预制加强块成形工装中，采用热成形工艺成形预制加强块筋胞，之后将加强块置入预制加强块筋胞中，保证加强块低于筋胞高度约0.1～0.5mm，便于后续成形时对加强块起到固定作用，并在加强块上表面涂覆止焊剂，将外蒙皮置于预制加强块筋胞蒙皮上方，并用激光焊接采用外角接方式，对内外蒙皮进行封口密封焊接形成预制整体件；
13、4、整体构件spf/db成形
14、(1)将完成封口焊接的预制整体件置于spf/db成形工装上之后一并装入成形炉，完成加强块筋包处以及两个蒙皮与工装贴合面的惰性气体气路连接，首先从加强块筋胞处进行抽出，完成蒙皮内表面的紧密贴合，升炉温完成预制整体件的加强块与内蒙皮以及除预制筋胞外的蒙皮贴合区域的扩散连接；
15、(2)向预制筋胞处以及筋胞外表面与型腔的间隙中充入惰性气体，调节惰性气体流量，控制成形过程中两外惰气体的压力，在惰性气体压力的作用下，完成加强块筋胞的成形，成形过程应以均匀的速率进行，避免成形速率过快，导致成形薄壁上受力失稳，最终产生撕裂缺陷；
16、(3)构件超塑成形过程完成后，同时在加强块筋包处以及两个蒙皮与工装贴合面处通入惰性气体，保证一定的压力至直构件冷却到室温，避免构件在高温状态时，气压骤降导致的构件产生凹陷。
17、本专利技术的有益效果
18、本专利技术提出一种内置加强块薄壁构件的精准成形方法，采用协同使用预成形与终成形工艺，先行热成形完成预制筋胞的制造，再进行spf/db工艺完成最终构件的制造，预成形筋胞的存在提升了加强块固定的稳定性，提升了加强块与蒙皮扩散连接的焊合率与质量的一致性，通过控制放置加强块凸出高度尺寸，抑制了构件最终的下榻与缩沟缺陷，提升了构件的整体成形品质。
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1.内置加强块薄壁构件的精准成形方法，其特征在于，步骤如下：
2.如权利要求1所述的内置加强块薄壁构件的精准成形方法，其特征在于，所述的第一步中，预制加强块筋胞规格确定具体如下：
3.如权利要求1或2所述的内置加强块薄壁构件的精准成形方法，其特征在于，所述的第一步中，所述的预制加强块筋胞成形工装为热成形工装，其整体构形分为上模与下模，上模的成形型面整体为平面，在拟制加强块筋胞对应位置制有凸起，下模成形型面整体同样为平面，在拟制加强块筋胞对应位置制有下陷，凸起的外廓尺寸、高度以及下陷的外廓尺寸、深度均依据已经确定出的拟定的预制加强块筋胞尺寸确定；
4.如权利要求1或2所述的内置加强块薄壁构件的精准成形方法，其特征在于，所述的预制加强块筋胞的制造方法如下：
5.如权利要求3所述的内置加强块薄壁构件的精准成形方法，其特征在于，所述的预制加强块筋胞的制造方法如下：
6.如权利要求1或2或5所述的内置加强块薄壁构件的精准成形方法，其特征在于，所述的SPF/DB成形方法如下：
7.如权利要求3所述的内置加强块薄壁构件的精
8.如权利要求4所述的内置加强块薄壁构件的精准成形方法，其特征在于，所述的SPF/DB成形方法如下：
...【技术特征摘要】
1.内置加强块薄壁构件的精准成形方法，其特征在于，步骤如下：
2.如权利要求1所述的内置加强块薄壁构件的精准成形方法，其特征在于，所述的第一步中，预制加强块筋胞规格确定具体如下：
3.如权利要求1或2所述的内置加强块薄壁构件的精准成形方法，其特征在于，所述的第一步中，所述的预制加强块筋胞成形工装为热成形工装，其整体构形分为上模与下模，上模的成形型面整体为平面，在拟制加强块筋胞对应位置制有凸起，下模成形型面整体同样为平面，在拟制加强块筋胞对应位置制有下陷，凸起的外廓尺寸、高度以及下陷的外廓尺寸、深度均依据已经确定出的拟定的预制加强块筋胞尺寸确定；
...【专利技术属性】
技术研发人员：王会东，史吉鹏，吴晗，付和国，韩颖杰，周忠智，
申请(专利权)人：沈阳飞机工业集团有限公司，
类型：发明
国别省市：
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