1鈦合金板材超塑成形和擴散連接工藝規范GB/T9452熱處理爐有效加熱區GB/T45135鈦合金板材超塑成形和擴散連接件通用于阻止模具與鈦合金板材之間、鈦合金與鈦合金板材之間發生粘連或擴散連接的一種操作人員應通過超塑成形和擴散連接的基礎技術及操作技能的培訓與考核。4.2.1超塑成形和擴散連接設備宜包括液壓系統、加熱系統和氣源系統。4.2.2應根據超塑成形和擴散連接模具的尺寸和最大氣脹壓力選用液壓系統設備。24.2.3加熱系統中加熱平臺（爐）的最高使用溫度應不低于950℃,并應具有保溫和均溫性能。加熱系統的升溫速率宜為60℃/h～150℃/h。4.2.4加熱爐的溫度均勻性應不低于±10℃,并定期檢定；所用4.2.5氣源系統所供給的最大氣壓應不低于4MPa，氣壓控制精度應達到±0.01MPa。氣源系統宜配備抽真空功能，系統提供的真空度應不大于10-1Pa。4.3材料4.3.1原材料應符合GB/T45135的要求。4.3.2超塑成形和擴散連接模具材料應具有較好的高溫持久強度、抗氧化性能以及熱沖擊性能，宜℃4.3.3輔助材料的用途和技術要求見表2。12表面應光滑平整，無雜質或化學物質殘留；技術指標應不345直徑為Φ1mm~Φ3mm，成分應符合GB/T3623的要求67應采用三氧化二釔或氮化硼等為主要溶質成分的隔離劑，4.4環境、安全與防護4.4.1作業場地應制定安全、衛生防護技術措施，并符合GB13318的要求。4.4.2隔離劑圖形制備間宜為獨立空間，應保持清潔，在有毒有害操作工位（空間）應安裝強制排風系統，溫度應控制在15℃~30℃,相對濕度應控制在60％以下,隔離劑圖形制備間的潔凈度宜滿3適用對象大于或等于要求粒徑的最大濃度極限pc/m31要求為一級焊合率的連接件35200029302要求為二級和三級焊合率的連接件352000004.4.3氬氣氣源應避免與加熱設備爐門直接相對，與加熱設備和取件區域的距離宜大于3m。5.1通則5.1.1應根據零件和模具材料的熱膨脹量偏差設計模具尺寸，計算方法見公式（1）。Ld＝Lp(1+αj·?t)/(1+αm·Δt)Ld——模具的名義尺寸，單位為毫米（mm）；Lp——零件的名義尺寸，單位為毫米（mmαm——在成形溫度時模具的熱膨脹系數，單位為每開（/Kαj——在成形溫度時零件的熱膨脹系數，單位為每開（/K?t——成形溫度與常溫的溫差，單位為攝氏度(℃)。5.1.2模具的外廓尺寸和安裝尺寸應符合成形設備參數要求。5.1.3在保證模具強度、剛度和加工余量的前提下，宜降低模具的閉合高度及重量。5.1.4模具的壓力中心宜靠近模具投影面中心，應采取措施減少側向力。5.1.5上模與下模之間應設置導向裝置。5.1.6模具上應設置測溫點，測溫點間隔宜為模具邊長的1/3~1/4，且對應設置在上、下模的側面，宜盡量靠近模具型面。當模具尺寸大于1000mm×1000mm時，宜在模具中心設置測溫點。測溫點處的熱偶孔深度應大于5倍的孔直徑。5.2模具結構超塑成形和擴散連接模具的結構要素宜包括分模面、型面結構、密封埂、進（或排）氣孔、熱偶孔、定位結構、吊裝結構等，模具典型結構見圖1。45.3模具表面粗糙度和外形尺寸公差鈦合金板材超塑成形和擴散連接件的典型結構形式參見GB/T45135，工藝原理見圖2。56.2.1.1超塑成形溫度宜大于06.2.1.3超塑成形的應變速率范圍宜為5×10-46.2.1.4加壓到氣脹壓力且板材完全貼模后，宜繼續保持壓力一定時間。如果外形復雜或有局部難成6.2.1.5典型鈦合金板材超塑成形工℃6.2.2.1擴散連接溫度宜選擇在金屬再結晶6.2.2.2擴散連接壓力宜采用氣脹壓6.2.2.3進行擴散連接時，擴散界面6.2.2.4擴散連接過程中應始終保持擴散連接壓力。保壓時間應根據連接材料的冶金性能及擴散連接℃鈦合金板材超塑成形和擴散連接的主要工藝流程見圖3。超塑成形和擴散連接可在一個熱循環中完成，也可在兩個熱循環中分別完成。圖3超塑成形和擴散連接工藝流程圖應按工藝設計圖紙對鈦合金板材和配件進行切割或加工。對加工好的板材和配件的相關尺寸進行檢測和記錄，合格后轉后續工序。6.3.2.2將處理干凈的鈦合金板材、配件用潔凈牛皮紙包好存放，存放期不宜超過7天，超期應重新清洗。不應直接接觸已經清洗干凈的鈦合金板材，不應在鈦板上留有手印、汗跡。6.3.2.3制備隔離劑圖形時，應在符合要求的隔離劑圖形制備間進行，制備后的圖形輪廓應清晰，無毛邊，涂層干燥后應保持連續均勻，不起皮，不脫落，粘結牢固。6.3.2.4采用鎢極氬弧焊工藝對毛坯進行封焊，所用焊絲和氬氣的要求見表2。待焊件的焊接邊緣應平整，不應有裂紋、毛刺、壓坑、劃傷、壓痕等缺陷。待焊件的表面和端面應采取除油處理，表面呈金屬光澤。清理好的待焊件應盡快進行焊接，不宜超過8h。6.3.2.5零件焊接前，宜先使用工藝試件驗證焊接參數和保護效果。焊接前焊槍和保護裝置應先通氬氣，通氣時間宜為2min～3min。焊縫應一次焊完，收弧應填滿弧坑、衰減電流。熄弧后應繼續供氣以防止氧化。焊接時應避免斷弧，若中途出現停焊，重焊時應在收弧處前10mm～15mm施焊。鎢極與熔池金屬接觸時，應立即停止焊接，清除夾鎢，修理或更換電極。6.3.2.6毛坯封焊后，應進行真空度檢測。宜采用專業真空檢漏儀對毛坯氣密性進行檢測；當不具備專業真空檢漏設備條件時，可采用觀察法進行檢測，即利用真空泵對毛坯抽真空至真空度小于10-1Pa后停止，觀察連接的真空表指針30s內不向回偏轉則判為合格。6.3.3.1應將模具型面清理干凈，去除模具表面的多余附著物；應清理進氣孔和排氣孔，并檢查模具管路的連通性。粘結牢固。6.3.3.3應檢查毛坯與模具、上下模之間的定位是否準確，合模是否到位。6.3.3.4應在上、下模測溫點布置相應數量的熱電偶。6.3.3.5將毛坯和模具的氣管與氣源柜或設備氣源連接后，應檢查電路和氣路是否連接正確。6.3.4.1裝爐完成后，應開啟設備加熱系統，對模具進行升溫。模具升溫速率宜不超過80℃/h，升溫過程中模具各測溫點的溫度差應小于100℃。升溫過程中應間隔一段時間記錄1次模具溫度，設備具備自動溫度記錄功能時，應對工藝全過程的溫度進行記錄。6.3.4.2加熱升溫過程中，模具平均溫度達到(300±50)℃時，宜在上、下模腔中通入流動氬氣對毛坯表面進行氧化保護，氬氣流量不應少于2L/min。毛坯內部應采用抽真空或抽真空后通入0.01MPa~0.02MPa的氬氣進行氧化保護。6.3.4.3當測溫點溫度達到成形工藝溫度，各測溫點的溫差大于±10℃時，應等待加熱系統對加熱區功率進行調節，實現加熱爐內溫度進一步的均勻化。當滿足測溫點溫差不大于±10℃時，宜開始超塑成形或擴散連接。6.3.4.4模具均溫處理時間宜不超過30min；超過30min后測溫點溫差仍大于±10℃時，應進行人7設備壓力應比連接件成形氣壓作用力高30kN~300kN，在接觸面上產生的壓力宜小于模具材料在成形溫度下屈服強度的80%。超塑成形的加壓速率按表4選取；擴散連接加壓速率宜為0.1MPa/min～0.2MPa/min。從升溫開始至擴散連接工序結束，擴散界面的真空度要求同6.2.2.3。保壓完成后，模腔內氣壓應卸至1個大氣壓。6.3.6.1超塑成形和擴散連接結束后，應停止加熱，模具隨爐冷卻。在取出零件前，爐內防氧化保護氣體壓力應保持在0.02MPa～0.03MPa之間；取件時，應先停止防氧化保護氣體，然后打開模具取出零件。6.3.6.2取件溫度宜控制在600℃以下，防止氧化和熱變形。應將取出的零件吊掛或放置于保溫棉（爐）內，防止零件變形、擦傷。6.3.7.1對成形后的連接件進行表面處理，應完全去除連接件表面的氧化皮和α層。6.3.7.2連接件表面質量應100%目視檢查，表面應光滑、具有金屬光澤或呈銀白色、灰白色。零件表面不應有油污、手印、印章痕跡和筆跡，不應有壓坑、碰傷、劃傷等機械損傷。7.1.1成形前應對模具的尺寸和形位公差、型面粗糙度進行檢測并記錄，7.1.2板材下料后應對板材的尺寸與公差、表面狀態、厚度進行檢測并記錄。7.1.3在超塑成形和擴散連接的過程中，應對過程中的工藝參數、操作內容、異常狀況、具體時間等內容進行記錄。出現突發異常狀況時，應記錄異常狀況情形和處置措施。7.1.4零件成形完畢出爐后，應對成形質量進行目視觀察并記錄。應進行實時數據采集，并保存記錄文件。7.1.6每個連接件應有相應的工藝流程記錄卡(表)，用于記錄從下料到最終檢驗的全過程各個工序的時間、設備、操作人員、工序檢測結果等。7.2.1按照GB/T45135規定的方法對連接件的尺寸和公差、外觀質量、焊接質量、顯微組織、氫氧含量、力學性能進行檢測。7.2.2記錄檢測結果，并按照GB/T45135規定的連接件驗收技術要求和檢驗規則對結果進行判定。8三層板夾層結構和四層板夾層結構超塑成形A.1零件結構典型的鈦合金板材超塑成形和擴散連接三層板夾層結構零件和四層板夾層結構零A.2工藝參數設置所選取的典型的鈦合金超塑成形和擴散連接三層板夾層結構零件和四層板夾層結構零件的工藝參