波紋夾芯層制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種波紋夾芯層制造方法，屬于金屬構(gòu)件制造【技術(shù)領(lǐng)域】。本發(fā)明的波紋夾芯層制造方法首先對等壁厚板材進行實際超塑性成形，確定等壁厚板料預(yù)減薄的位置及預(yù)減薄量；采用化學(xué)銑切或機械加工減薄方法制備非等壁厚板料；最后通過對非等壁厚板料進行超塑性成形制備波紋夾芯層。本發(fā)明制造出的波紋夾芯層壁厚均勻、夾芯重量明顯降低、機械性能充分發(fā)揮，其制備成本低，生產(chǎn)效率高，具有很高的工程應(yīng)用價值。
【專利說明】波紋夾芯層制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種波紋夾芯層制造方法，屬于金屬構(gòu)件制造【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，具有波紋夾芯層結(jié)構(gòu)的復(fù)合板在航空、航天工程領(lǐng)域得到了廣泛地應(yīng)用，對于提高航空、航天器的整體結(jié)構(gòu)性能，降低重量及改善隔熱性能等方面發(fā)揮了重要作用。
[0003]但是，傳統(tǒng)采用等壁厚板作為坯料，制造波紋夾芯層技術(shù)主要存在以下不足:(I)、壁厚不均勻。對于波紋夾芯層，目前最主要的方法是超塑性成形。由于成形過程中，板料不同部位的變形量不同，因此會導(dǎo)致成形后不同部位的厚度有差異；(2)、成形力相對較大。對于板料比較厚的情況，盡管處于超塑性成形狀態(tài)，但是成形力仍然很大，因此對設(shè)備的氣密性也提出了更高的要求；(3)、夾芯結(jié)構(gòu)質(zhì)量較大。航空航天工程領(lǐng)域?qū)?gòu)件輕量化要求很高，對于板料很厚而中空部分的空間很小的結(jié)構(gòu)，會導(dǎo)致最終制造出來的復(fù)合板密度則較大，甚至不滿足航空航天等相關(guān)領(lǐng)域的需求。(4)、機械性能難以充分發(fā)揮。由于不同受載條件下的結(jié)構(gòu)件各個部位受載大小和方式不同，有些部位受載很小甚至不受載，等壁厚板料制造出來的波紋夾芯結(jié)構(gòu)在這些部位的厚度可能會很大，造成機械性能的浪費。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種波紋夾芯層制造方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)中波紋夾芯層壁厚不均勻、成形力較大、夾芯重量較大、機械性能無法充分利用的技術(shù)問題。
[0005]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供的波紋夾芯層制造方法，包括以下步驟:
1)、加工帶有波紋形狀的凹模；
2)、在等壁厚板材上蝕刻網(wǎng)格；
3)、將步驟2)中的等壁厚板材平鋪在凹模上，再將上模壓在等壁厚板材上；
4)、將步驟3)裝配好的模具放入加熱爐中，對上模進行機械加壓，并將模具加熱至4250C _900°C，同時通過上模的進氣口通入氬氣，對等壁厚板材進行超塑性成形，冷卻后取出得到參考波紋夾芯層；
5)、根據(jù)步驟2)所蝕刻的網(wǎng)格分析步驟4)得到的波紋夾芯層不同部位的減薄情況，確定待加工等壁厚板料預(yù)減薄位置及預(yù)減薄量并對進行減薄處理，得到非等壁厚板料；
6)、將步驟5)得到的非等壁厚板料放入凹模內(nèi)，合上上模后，將裝配好的模具放入加熱爐中，對上模進行機械加壓，將模具加熱425°C -900°C，同時通過上模的進氣口通入氬氣，對非等壁厚板料進行超塑性成形，冷卻后取出得到最終波紋夾芯層。
[0006]本發(fā)明中，所述凹模I上的波紋為矩形波、梯形波、三角形波或正弦波。
[0007]本發(fā)明中，所述網(wǎng)格采用電化學(xué)腐蝕的方法蝕刻。
[0008]本發(fā)明中，所述步驟5)的減薄處理方法為化學(xué)銑切或機械加工。
[0009]本發(fā)明中，所述等壁厚板材和非等壁厚板料的材質(zhì)同為鈦合金、鎂合金或鋁合金。
[0010]本發(fā)明的有益效果在于:(I)、本方法制造出的波紋夾芯層壁厚均勻、夾芯重量明顯降低、機械性能充分發(fā)揮；(2)、本發(fā)明制備成本低，生產(chǎn)效率高，具有很高的工程應(yīng)用價值。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]圖1為本發(fā)明方法流程示意圖；
圖2為本發(fā)明方法中等壁厚板材蝕刻網(wǎng)格示意圖；
圖3為本發(fā)明方法中組裝后的模具示意圖；
圖4為本發(fā)明方法中預(yù)減薄位置示意圖；
圖5為本發(fā)明方法中最終波紋夾芯層示意圖。
【具體實施方式】
[0012]下面結(jié)合圖1至6及具體實施例對本發(fā)明作詳細(xì)說明。
[0013]實施例1
第一步、用321不銹鋼加工輪廓尺寸為260 mmX260 mmX40 mm的凹模1，凹模I上梯形波的波長為60mm,波幅為30mm,用于制造波紋夾芯層；
第二步、在Imm厚、尺寸為260mmX 260mm的等壁厚鈦合金板材5上通過電化學(xué)腐蝕的方法蝕刻5mmX5mm的網(wǎng)格,用于確定成形后板材各個部位的減薄與壁厚分布情況,如圖2所示；
第三步、將上述等壁厚鈦合金板材5平鋪在凹模I上，再將上模2壓在等壁厚鈦合金板材5上,如圖3所示；
第四步、將裝配好的模具放入加熱爐中，對上模2進行機械加壓，以保證密封性，同時將模具加熱至90(TC，并通過上模2的進氣口 3通入氬氣，對等壁厚鈦合金板材5進行超塑性成形，冷卻取出即可得到波紋夾芯層；
第五步、根據(jù)第二步所蝕刻的網(wǎng)格分析第四步得到的波紋夾芯層不同部位的減薄情況，確定待加工等壁厚鈦合金板料預(yù)減薄位置及預(yù)減薄量，如圖4所示；
第六步、利用化學(xué)銑切方法根據(jù)上述確定的相關(guān)部位及預(yù)減薄量對待加工等壁厚鈦合金板料進行減薄，得到非等壁厚鈦合金板料4 ；
第七步、將非等壁厚板料鈦合金4放入凹模I內(nèi)，合上上模2后，將裝配好的模具放入加熱爐中，對上模2進行機械加壓，將模具加熱至900°C，同時通過上模2的進氣口 3通入氬氣，對非等壁厚鈦合金板料4進行超塑性成形，冷卻后取出得到最終波紋夾芯層，如圖5所
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[0014]實施例2
第一步、用321不銹鋼加工輪廓尺寸為260 mmX260 mmX40 mm的凹模1，凹模I上正弦波的波長為60mm,波幅為30mm,用于制造波紋夾芯層；
第二步、在厚2.5mm、尺寸為260mmX260mm的等壁厚鋁合金板材5上通過電化學(xué)腐蝕的方法蝕刻5_X5_的網(wǎng)格，用于確定成形后板材各個部位的減薄與壁厚分布情況，如圖2所示；
第三步、將上述等壁厚鋁合金板材5平鋪在凹模I上，再將上模2壓在等壁厚鋁合金板材5上,如圖3所示； 第四步、將裝配好的模具放入加熱爐中，對上模2進行機械加壓，以保證密封性，同時將模具加熱至650°C，并通過上模2的進氣口 3通入氬氣，對等壁厚鋁合金板材5進行超塑性成形，冷卻取出即可得到波紋夾芯層；
第五步、根據(jù)第二步所蝕刻的網(wǎng)格分析第四步得到的波紋夾芯層不同部位的減薄情況，確定待加工等壁厚鋁合金板料預(yù)減薄位置及預(yù)減薄量，如圖4所示；
第六步、利用機械加工方法根據(jù)上述確定的相關(guān)部位及預(yù)減薄量對待加工等壁厚鋁合金板料進行減薄，得到非等壁厚鋁合金板料4 ；
第七步、將減薄好的非等壁厚鋁合金板料4放入凹模I內(nèi)，合上上模2后，將裝配好的模具放入加熱爐中，對上模2進行機械加壓，將模具加熱至650°C，同時通過上模2的進氣口3通入氬氣，對非等壁厚鋁合金板料4進行超塑性成形，冷卻后取出得到最終波紋夾芯層，如圖5所示。
[0015]實施例3
第一步、用321不銹鋼加工輪廓尺寸為260 mmX260 mmX40 mm的凹模1，凹模I上三角形波的波長為60mm,波幅為30mm,用于制造波紋夾芯層；
第二步、在厚1.5mm、尺寸為260mmX 260mm的鎂合金板材5上通過電化學(xué)腐蝕的方法蝕刻5_X5_的網(wǎng)格，用于確定成形后板材各個部位的減薄與壁厚分布情況，如圖2所示；第三步、將上述等壁厚鎂合金板材5平鋪在凹模I上，再將上模2壓在等壁厚鎂合金板材5上,如圖3所示；
第四步、將裝配好的模具放入加熱爐中，對上模2進行機械加壓，以保證密封性，同時將模具加熱至425 °C，并通過上模2的進氣口 3通入氬氣，對等壁厚鎂合金板材5進行超塑性成形，冷卻取出即可得到波紋夾芯層；
第五步、根據(jù)第二步所蝕刻的網(wǎng)格分析第四步得到的波紋夾芯層不同部位的減薄情況，確定待加工等壁厚鎂合金板料預(yù)減薄位置及預(yù)減薄量，如圖4所示；
第六步、利用化學(xué)銑切方法根據(jù)上述確定的相關(guān)部位及預(yù)減薄量對等壁厚板料進行減薄，得到非等壁厚鎂合金板料4 ;
第七步、將非等壁厚鎂合金板料4放入凹模I內(nèi)，合上上模2后，將裝配好的模具放入加熱爐中，對上模2進行機械加壓，將模具加熱至425 °C，同時通過上模2的進氣口 3通入氬氣，對非等壁厚鎂合金板料4進行超塑性成形，冷卻后取出得到最終波紋夾芯層，如圖5所
/Jn ο
[0016]實施例4
第一步、用321不銹鋼加工輪廓尺寸為260 mmX260 mmX40 mm的凹模1，凹模I上三角形波的波長為60mm,波幅為30mm,用于制造波紋夾芯層；
第二步、在厚2.5mm、尺寸為260mmX260mm的等壁厚鈦合金板材5上通過電化學(xué)腐蝕的方法蝕刻5_X5_的網(wǎng)格，用于確定成形后板材各個部位的減薄與壁厚分布情況，如圖2所示；
第三步、將上述等壁厚鈦合金板材5平鋪在凹模I上，再將上模2壓在等壁厚鈦合金板材5上,如圖3所示；
第四步、將裝配好的模具放入加熱爐中，對上模2進行機械加壓，以保證密封性，同時將模具加熱至790°C，并通過上模2的進氣口 3通入氬氣，對等壁厚鈦合金板材5進行超塑性成形，冷卻取出即可得到波紋夾芯層；
第五步、根據(jù)第二步所蝕刻的網(wǎng)格分析第四步得到的波紋夾芯層不同部位的減薄情況，確定待加工等壁厚板料預(yù)減薄位置及預(yù)減薄量，如圖4所示；
第六步、利用機械加工方法根據(jù)上述確定的相關(guān)部位及預(yù)減薄量對待加工等壁厚鈦合金板料進行減薄，得到非等壁厚鈦合金板料4 ；
第七步、將非等壁厚鈦合金板料4放入凹模I內(nèi)，合上上模2后，將裝配好的模具放入加熱爐中，對上模2進行機械加壓，將模具加熱至790°C，同時通過上模2的進氣口 3通入氬氣，對非等壁厚鈦合金板料4進行超塑性成形，冷卻后取出得到最終波紋夾芯層，如圖5所
/Jn ο
[0017]以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下還可以做出若干改進，這些改進也應(yīng)視為本發(fā)明的保護范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種波紋夾芯層制造方法，其特征在于包括以下步驟: 1)、加工帶有波紋形狀的凹模(I)； 2)、在等壁厚板材(5)上蝕刻網(wǎng)格； 3)、將步驟2)中的等壁厚板材(5)平鋪在凹模(I)上，再將上模(2)壓在等壁厚板材(5)上； 4)、將步驟3)裝配好的模具放入加熱爐中，對上模(2)進行機械加壓，并將模具加熱至4250C -900°C，同時通過上模(2)的進氣口(3)通入氬氣，對等壁厚板材(5)進行超塑性成形，冷卻后取出得到波紋夾芯層； 5)、根據(jù)步驟2)所蝕刻的網(wǎng)格分析步驟4)得到的波紋夾芯層不同部位的減薄情況，確定待加工等壁厚板料預(yù)減薄位置及預(yù)減薄量并進行減薄處理，得到非等壁厚板料(4); 6)、將步驟5)得到的非等壁厚板料(4)放入凹模(I)內(nèi)，合上上模(2)后，將裝配好的模具放入加熱爐中，對上模(2)進行機械加壓，將模具加熱425°C _900°C，同時通過上模(2)的進氣口(3)通入氬氣，對非等壁厚板料(4)進行超塑性成形，冷卻后取出得到最終波紋夾-H-* \=t心房。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的波紋夾芯層制造方法，其特征在于:所述凹模(I)上的波紋為矩形波、梯形波、三角形波或正弦波。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的波紋夾芯層制造方法，其特征在于:所述網(wǎng)格采用電化學(xué)腐蝕的方法蝕刻。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的波紋夾芯層制造方法，其特征在于:所述步驟5)的減薄處理方法為化學(xué)銑切或機械加工。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4任一項所述的波紋夾芯層制造方法，其特征在于:所述等壁厚板材(5)和非等壁厚板料(4)的材質(zhì)同為鈦合金、鎂合金或鋁合金。
【文檔編號】B21D13/02GK103691784SQ201310720446
【公開日】2014年4月2日 申請日期:2013年12月24日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月24日
【發(fā)明者】陶杰, 郭訓(xùn)忠, 王文濤 申請人:南京航空航天大學(xué)