[發(fā)明專利]梯度材料模具制造方法及設(shè)備

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110104561.2
• 申請日: 2011-04-26
• 公開（公告）號: CN102240860A
• 公開（公告）日: 2011-11-16
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 羅鍵;王穎
• 申請（專利權(quán)）人: 羅鍵
• 主分類號: B23K28/02
• 分類號: B23K28/02;B23K20/10;B23K9/16;B23K9/32;B23K9/08;B23K9/095
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技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及焊接快速成型技術(shù)，具體涉及一種梯度材料模具制造方法及設(shè)備，屬于焊接技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

如何充分發(fā)揮焊接技術(shù)的制造優(yōu)勢和現(xiàn)代結(jié)構(gòu)材料的性能，快速制造新型高性能模具，特別是要解決極端與特殊情況下，長壽命、高可靠、高性能新型模具存在高能源消耗、高材料消耗、長加工周期、使用壽命短等問題是機械工程重要裝備領(lǐng)域的關(guān)鍵技術(shù)。

在極端服役條件下，高性能模具目前主要采用整體單一結(jié)構(gòu)件（如鍛壓件、鑄造件）經(jīng)機械加工后制造而成，其原材料、能源、人力等資源消耗較大，加工時間長，設(shè)備要求極高、成本投入大，而成品率較低，制造成本居高不下。近年來，國內(nèi)外焊接科技工作者成功將現(xiàn)代先進焊接技術(shù)應(yīng)用于模具制造和再制造過程中，研制成功高質(zhì)量焊接模具及其結(jié)構(gòu)，用于性能要求極為嚴格、服役環(huán)境極為苛刻的條件中，如熱鍛模，壓鑄模等，拓展了焊接結(jié)構(gòu)應(yīng)用范圍，極大地降低了生產(chǎn)制造成本，快速實現(xiàn)高性能模具的加工制造，滿足其使用性能的要求，改變其傳統(tǒng)加工制造方法，形成模具制造的新原理與新工藝。由此可見，在特定使用條件和應(yīng)用環(huán)境下，以先進高效焊接技術(shù)為重要制造手段，攻克包括模具在內(nèi)的關(guān)鍵基礎(chǔ)零部件重大科學(xué)共性難題，保障我國大型工程建設(shè)，發(fā)展機械制造產(chǎn)業(yè)，培育資源節(jié)約與環(huán)境友好的裝備業(yè)，推進社會可持續(xù)發(fā)展，滿足國家對高性能模具和機電裝備的重大需求，促進科技進步、經(jīng)濟增長與國家安全具有重大科學(xué)意義和工程實用價值。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種工藝簡單、減少焊接缺陷，降低成本，提高生產(chǎn)效率和焊接質(zhì)量的梯度材料模具制造方法及其設(shè)備。

本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的：在基體上，采用外場復(fù)合-帶模-強制溫度控制-整體順序生長-電弧熔化焊接-快速成型近凈制造技術(shù)，結(jié)合原位合金化梯度功能材料的制備，按照尺寸設(shè)計和精度要求，高效、近凈、低成本制造微觀結(jié)構(gòu)晶粒細化、焊縫無分層、無成份偏析、內(nèi)部具有高塑性與高韌性、表面耐磨、耐腐蝕、耐高溫的梯度材料模具；所述焊接快速成型技術(shù)是電弧、熔滴、熔池和焊縫在外加復(fù)合能量場中，發(fā)生電磁控制電弧等離子旋轉(zhuǎn)和熔滴過渡作用、電磁攪拌作用、電磁冶金作用、超聲焊接作用，綜合有序系統(tǒng)控制和促成大體積焊接熔池液態(tài)金屬順序定向凝固過程，在大電流高速送絲系統(tǒng)、高效焊接電源系統(tǒng)、帶模強制溫度控制系統(tǒng)、氣體保護系統(tǒng)、原位合金化梯度功能材料的配合下，實現(xiàn)梯度材料模具近凈無分層順序生長整體焊接成型快速制造加工。

梯度材料模具制造方法，所述外加復(fù)合能量場由電磁能量場和超聲能量場組成；電磁能量場包括電磁熔池攪拌能量場和電磁焊縫處理能量場；電磁能量場是恒定磁場，或者頻率、強度、占空比以及方向變化的時變電磁場；電磁熔池攪拌能量場參數(shù)調(diào)節(jié)范圍是：時變磁場磁感應(yīng)強度為0.01~0.3T，磁場頻率為0~30Hz，占空比為30~70%，或者恒定磁場磁感應(yīng)強度為0.01~2.0T；電磁焊縫處理能量場參數(shù)調(diào)節(jié)范圍是：磁感應(yīng)強度為0.1~10T，磁場頻率為1~2KHz，電磁場功率為1K~?20KW；超聲能量場參數(shù)調(diào)節(jié)范圍是：超聲頻率為10K~400KHz，超聲功率為0.1~2.5KW，占空比為20~80%；所述焊接技術(shù)包括高效焊接技術(shù)，高效焊接工藝參數(shù)調(diào)節(jié)范圍是:焊接電流200~1800A，焊接送絲速度0.1~60m/min，焊絲直徑0.6~4m，采用單絲焊接方式，或者雙絲焊接方式，或者三絲焊接方式，或者兩個雙焊絲方式。