本技術(shù)屬于輕量化結(jié)構(gòu)的，特別涉及一種鈦合金大厚度多層混合網(wǎng)格結(jié)構(gòu)與成形方法。

背景技術(shù)：

1、隨著航空航天技術(shù)的不斷發(fā)展，相關(guān)裝備對結(jié)構(gòu)輕量化提出了更高要求，需要在滿足服役要求的前提下實現(xiàn)最大程度減重。目前航空航天承載結(jié)構(gòu)多采用中空結(jié)構(gòu)以減輕重量。

2、中空結(jié)構(gòu)常用承載能力強的單一四邊形立筋網(wǎng)格滿足承載要求，但對于大厚度中空件，在材料的變形能力一定時，需要增大網(wǎng)格尺寸以滿足成形性，這降低了網(wǎng)格密度，從而降低了結(jié)構(gòu)的承載能力，單一網(wǎng)格類型在非均勻承載條件下有很大的強度冗余。單一四邊形立筋網(wǎng)格結(jié)構(gòu)只能實現(xiàn)輕量化要求，無法實現(xiàn)功能化設(shè)置，如線纜或管路鋪設(shè)等。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本技術(shù)解決的技術(shù)問題是：克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種鈦合金大厚度多層混合網(wǎng)格結(jié)構(gòu)與成形方法，設(shè)計的多層混合網(wǎng)格結(jié)構(gòu)厚度遠超目前常見多層結(jié)構(gòu)厚度。該結(jié)構(gòu)采用超塑成形擴散連接技術(shù)進行成形，材料變形量小，在大部分具有超塑性的合金材料的超塑變形能力范圍內(nèi)。該結(jié)構(gòu)不同區(qū)域采用不同網(wǎng)格類型，具有非均勻承載特性，可滿足非均勻承載條件下最大化發(fā)揮材料性能，實現(xiàn)最大程度減重。該結(jié)構(gòu)中點陣鏤空結(jié)構(gòu)與x形通道結(jié)構(gòu)的混合設(shè)計可實現(xiàn)結(jié)構(gòu)多功能化，如燃料貯存、線纜鋪設(shè)等等。

2、本技術(shù)提供的技術(shù)方案如下：

3、一種鈦合金大厚度多層混合網(wǎng)格結(jié)構(gòu)，包括網(wǎng)格結(jié)構(gòu)單元，每層網(wǎng)格結(jié)構(gòu)單元包括上面板、下面板和兩面板之間的混合網(wǎng)格結(jié)構(gòu)，混合網(wǎng)格結(jié)構(gòu)由通道結(jié)構(gòu)和點陣結(jié)構(gòu)組成，通道結(jié)構(gòu)為x形，x形通道結(jié)構(gòu)的兩端開口分別與上面板和下面板固定。

4、所述點陣結(jié)構(gòu)為對稱的雙層金字塔結(jié)構(gòu)，雙層金字塔結(jié)構(gòu)包括位于上面板和下面板之間的連接點、位于上面板上的多個上固定點和位于下面板上的多個下固定點；上固定點和連接點之間設(shè)置有上支腳，下固定點和連接點之間設(shè)置有下支腳，上支腳一端與上固定板固定連接、另一端與連接點位置的下支腳和其他上支腳固定連接，下支腳一端與下固定板固定連接、另一端與連接點位置的上支腳和其他下支腳固定連接。

5、所述連接點位置設(shè)置有上連接板和下連接板，上支腳一端均連接于上連接板，下支腳一端均連接于下連接板，上連接板和下連接板固定連接。

6、所述網(wǎng)格結(jié)構(gòu)單元設(shè)置至少一層，當網(wǎng)格結(jié)構(gòu)單元為不小于兩層時，相鄰兩層網(wǎng)格結(jié)構(gòu)單元中，一層網(wǎng)格結(jié)構(gòu)單元的上面板和一層網(wǎng)格結(jié)構(gòu)單元的下面板固定連接。

7、一種鈦合金大厚度多層混合網(wǎng)格結(jié)構(gòu)的成形方法，包括：

8、s1：進行上面板、下面板、通道結(jié)構(gòu)和點陣結(jié)構(gòu)的坯料準備；通道結(jié)構(gòu)和點陣結(jié)構(gòu)的坯料包括第一芯板和第二芯板；

9、s2：根據(jù)通道結(jié)構(gòu)和點陣結(jié)構(gòu)，在下面板、第一芯板、第二芯板和上面板涂覆阻焊劑；

10、s3：按照下面板、第一芯板、第二芯板和上面板的順序?qū)⑴髁弦来窝b配，并將上面板和下面板之間封邊，并在上面板和下面板之間焊接氣管，獲得封焊零件；

11、s4：將封焊零件放入成形模具中，使上面板和下面板之間抽真空，上面板和下面板的外側(cè)受壓，進行氣壓擴散連接獲得擴散零件；

12、s5：擴散零件在成形模具中，對上面板和下面板外側(cè)空間抽真空，同時向上面板和下面板之間充入高壓惰性氣體，進行超塑成形獲得超塑零件。

13、步驟s1中，第一芯板和第二芯板上交替設(shè)置有鏤空區(qū)和空白區(qū)，鏤空區(qū)設(shè)置有呈點陣排列的多個鏤空孔，相鄰兩個鏤空孔之間為支腳，多個支腳的相交的連接位置為連接板。

14、步驟s2中，對于第一芯板朝向下面板的表面，其空白區(qū)為阻焊劑涂覆區(qū)域，其鏤空區(qū)的支腳位置均為阻焊劑涂覆區(qū)域，每個支腳兩端的連接板中，一個連接板為阻焊劑涂覆區(qū)域，另一個連接板不涂覆阻焊劑；對于第一芯板朝向第二芯板的表面，其空白區(qū)中部未涂覆阻焊劑，其鏤空區(qū)中，支腳位置均為阻焊劑涂覆區(qū)域，對于連接板區(qū)域，若連接板在第一芯板朝向下面板的表面為阻焊劑涂覆區(qū)域，那該連接板在第一芯板朝向第二芯板的表面不涂覆阻焊劑，若連接板在第一芯板朝向下面板的表面不涂覆阻焊劑，那該連接板在第一芯板朝向第二芯板的表面為阻焊劑涂覆區(qū)域；第二芯板朝向上面板的表面與第一芯板朝向下面板的表面的阻焊劑涂覆區(qū)域一致，第二芯板朝向第一芯板的表面與第一芯板朝向第二芯板的表面的阻焊劑涂覆區(qū)域一致；下面板朝向第一芯板表面上未涂覆阻焊劑區(qū)域與第一芯板朝向下面板一側(cè)未涂覆阻焊劑區(qū)域一致；上面板朝向第二芯板的表面與下面板朝向第一芯板表面的阻焊劑涂覆區(qū)域一致。

15、步驟s4中，將封焊零件放入成形模具中，使上面板和下面板之間抽真空，上面板和下面板的外側(cè)受壓，進行氣壓擴散連接獲得擴散零件，當封焊零件有n個，n＞1時，包括：成形模具包括依次排列的上模、n-1個墊塊和下模，將n個封焊零件依次放入到上模與上方的墊塊之間、下模與下方的墊塊之間以及相鄰兩個墊塊之間，上方的封焊零件的上面板與上模內(nèi)壁形成空腔，下方的封焊零件的下面板與下模內(nèi)壁形成空腔，相鄰的兩個封焊零件之間形成空腔，升到擴散連接溫度后往空腔內(nèi)充入高壓惰性氣體，封焊零件內(nèi)部空腔抽真空，從而使封焊零件發(fā)生擴散連接獲得多個擴散零件。

16、步驟s5中，擴散零件在成形模具中，對上面板和下面板外側(cè)空間抽真空，使上面板和下面板之間充入高壓惰性氣體，進行超塑成形獲得超塑零件，當封焊零件有n個，n＞1時，包括：將空腔內(nèi)抽真空，同時往擴散零件內(nèi)部空腔充入高壓惰性氣體，實現(xiàn)超塑成形獲得超塑零件。

17、步驟s5之后，對于封焊零件有n個且n＞1的情況，進行網(wǎng)格結(jié)構(gòu)單元之間的擴散連接，進行保壓，使不同層超塑零件的上面板和下面板之間進行擴散連接。

18、步驟s4中，將封焊零件放入成形模具中，使上面板和下面板之間抽真空，上面板和下面板的外側(cè)受壓，進行氣壓擴散連接獲得擴散零件，當封焊零件有一個時，包括兩種方法：

19、方法1：成形模具包括兩塊平板模具，將一個封焊零件和鋼氣袋放到兩塊平板模具之間，鋼氣袋位于封焊零件的一側(cè)，入爐升到擴散連接溫度后往鋼氣袋內(nèi)充入高壓惰性氣體，封焊零件內(nèi)部空腔抽真空，從而使封焊零件的下面板、第一芯板、第二芯板和上面板之間發(fā)生擴散連接，獲得單個擴散零件；

20、方法2：成形模具包括上模和下模，將封焊零件放入上模和下模之間，封焊零件的上面板與上模內(nèi)壁形成空腔，封焊零件的下面板與下模內(nèi)壁形成空腔，升到擴散連接溫度后往空腔內(nèi)充入高壓惰性氣體，封焊零件內(nèi)部空腔抽真空，從而使封焊零件發(fā)生擴散連接獲得單個擴散零件。

21、步驟s5中，擴散零件在成形模具中，對上面板和下面板外側(cè)空間抽真空，使上面板和下面板之間充入高壓惰性氣體，進行超塑成形獲得超塑零件，當封焊零件有一個時，包括：

22、將擴散零件放在上模和下模之間，封焊零件的上面板與上模內(nèi)壁形成空腔，封焊零件的下面板與下模內(nèi)壁形成空腔，對空腔抽真空，使上面板和下面板之間充入高壓惰性氣體，進行超塑成形獲得超塑零件。

23、綜上所述，本技術(shù)至少包括以下有益技術(shù)效果：

24、本發(fā)明設(shè)計的多層混合網(wǎng)格結(jié)構(gòu)厚度遠超目前常見多層結(jié)構(gòu)厚度，本專利的多層混合網(wǎng)格結(jié)構(gòu)已實現(xiàn)兩層網(wǎng)格結(jié)構(gòu)，厚度達到150mm。

25、本發(fā)明設(shè)計的結(jié)構(gòu)采用超塑成形擴散連接技術(shù)進行成形，材料變形量小，在大部分具有超塑性的合金材料的超塑變形能力范圍內(nèi)。

26、本發(fā)明設(shè)計的結(jié)構(gòu)不同區(qū)域采用不同網(wǎng)格類型，具有非均勻承載特性，可滿足非均勻承載條件下最大化發(fā)揮材料性能，實現(xiàn)最大程度減重。

27、本發(fā)明設(shè)計的結(jié)構(gòu)中點陣鏤空結(jié)構(gòu)與x形通道結(jié)構(gòu)的混合設(shè)計可實現(xiàn)結(jié)構(gòu)多功能化，如燃料貯存、線纜鋪設(shè)等等。

28、本發(fā)明設(shè)計的結(jié)構(gòu)中點陣鏤空結(jié)構(gòu)與x形通道結(jié)構(gòu)的混合設(shè)計，進一步提高了網(wǎng)格結(jié)構(gòu)的承載性能和剛度，并具有更好的成形性，即成形方法簡單，更容易成形。