[發明專利]沙漏形金屬構筑成形方法

有效

• 申請號: 201710809506.0
• 申請日: 2017-09-08
• 公開（公告）號: CN107671216B
• 公開（公告）日: 2020-05-05
• 發明（設計）人: 徐斌;孫明月;劉朝暉;李殿中;李依依
• 申請（專利權）人: 中國科學院金屬研究所
• 主分類號: B21J5/00
• 分類號: B21J5/00
• 代理公司: 北京煦潤律師事務所 11522
• 代理人: 梁永芳

本發明公開一種沙漏形金屬構筑成形方法，其特征在于，包括：制備多個基元；將多個基元堆疊在一起以形成具有從中間向兩端橫截面面積逐漸增加的形狀；將堆疊在一起的多個基元焊接封裝成預制坯；通過鍛焊使得多個基元之間的界面焊合以將預制坯制成毛坯。本發明采用多塊體積更小的金屬坯作為構筑基元制成大型金屬坯。

技術領域

本發明涉及一種金屬材料制造方法，具體來說是沙漏形金屬構筑成形的加工方法。該方法不但適用于同質材料的均質化制造，而且還適用于異質材料的復合制造。

背景技術

金屬材料是人類歷史發展中最不可或缺的材料，基于其得天獨厚的廉價性、強韌性、耐久性等特點，金屬在當代材料工業中始終占據主導地位。經過數千年的積累，人類已掌握一整套相當成熟的金屬材料生產技術，例如傳統的鋼鐵生產歷經冶煉、澆鑄、壓力加工和熱處理工序，產品質量穩定，價格低廉。近年來出現的金屬基復合材料結合了金屬材料與非金屬材料的優點，具有比重小、比強度高等特點，進一步拓寬了金屬材料的應用范圍。

一些關鍵領域對復合界面的結合強度要求較高，傳統的爆炸復合方式由于在常溫下壓力復合，界面上存在顯微缺陷，已難以滿足要求，需要開發更加可靠、更加安全的新的金屬復合方法。

傳統的金屬構筑成形方法使用的基元為長方體或圓柱體，堆疊組合后形成長方體或圓柱體形預制坯。該預制坯在鐓粗過程中側面會產生鼓肚，鼓肚位置會存在拉應力，極易造成焊縫開裂。因此，亟需一種構筑方案解決鐓粗過程中表面拉應力導致的焊縫開裂問題。

發明內容

本發明的目的在于提供一種制備大型金屬材料或復合金屬材料的沙漏形構筑成形方法，以鑄坯、鍛坯、軋坯等為基元，將基元側面加工成斜面，并通過表面加工和清潔后，將多個基元封裝在一起成為沙漏形，并使界面內部保持高真空狀態，然后施加以鐓粗變形、鍛間保溫、多向鍛造為特點的鍛焊工藝，最終制備優質大型金屬器件。其中鍛焊是指在高溫鍛造過程中，通過不同基元間的原子擴散使界面充分焊合而實現冶金連接的過程。

本發明的技術方案為：

一種沙漏形金屬構筑成形方法，其中所述沙漏形是指將多個基元堆疊在一起以形成具有從中間向兩端橫截面面積逐漸增加的形狀。

所述沙漏形金屬構筑成形方法包括如下步驟：

首先制備基元：將多塊小規格金屬坯(可為鑄坯、鍛坯或軋坯)下料為指定尺寸，通過壓力加工或機械加工方式將側面加工成斜面，并將上下表面加工平整，露出新鮮金屬。采用有機溶劑將坯料表面清洗潔凈，處理后的坯料稱之為基元；

然后將基元構筑、封焊成預制坯：將多塊基元按照設計順序進行堆疊，堆疊成大規格圓柱體沙漏形或長方體沙漏形，采用廉價金屬板將構筑后的坯料整體封裝成箱，并對箱內抽真空處理；或采用真空焊接方式分別將各基元間的界面封裝；封裝后的坯料稱之為預制坯；

然后將預制坯鍛焊成毛坯：將封裝后的預制坯加熱到指定溫度出爐，在液壓機上進行鍛造，實施鐓粗變形、鍛間保溫、多向鍛造的措施，使界面充分焊合，實現冶金連接，成為一體化的毛坯；

最后成形為器件：將毛坯采用鍛造、軋制等壓力加工方式進一步成形，采用機加工方式精確成形為最終規格尺寸。

該方法的具體步驟如下：

第一步，按照預先計算好的尺寸規格裁切金屬坯，將金屬坯側面裁切成斜面或加工成斜面；

第二步，加工、清洗金屬坯表面；

第三步，按照設計順序將多塊金屬坯排列堆疊成沙漏形，將排列堆疊后的金屬坯封裝，使各接觸界面處于真空狀態；

第四步，對封裝后的金屬坯實施鍛前加熱；

第五步，對金屬坯實施鐓粗變形；

第六步，對金屬坯實施保溫擴散連接；