[發(fā)明專利]一種采用鍛造和增材制造復(fù)合成形金屬大型構(gòu)件的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810088809.2
• 申請日: 2018-01-30
• 公開（公告）號: CN108296715B
• 公開（公告）日: 2020-11-17
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 黃亮;劉翔;李建軍;仇偉;曾嶸
• 申請（專利權(quán)）人: 華中科技大學(xué)
• 主分類號: B23P15/00
• 分類號: B23P15/00;B22F3/105;B22F7/08;B33Y10/00
• 代理公司: 華中科技大學(xué)專利中心 42201
• 代理人: 李智;曹葆青

1.一種采用鍛造和增材制造復(fù)合成形金屬大型構(gòu)件的方法，用于制造具有復(fù)雜形狀細(xì)節(jié)構(gòu)造的金屬大型構(gòu)件，其特征在于，包括如下步驟：

第一步，將金屬大型構(gòu)件的模型分為復(fù)雜、難成形構(gòu)造中的至少一種以及基體；復(fù)雜、難成形構(gòu)造中的至少一種采用兩段式加工或一次性加工；

對于兩段式加工，將單個復(fù)雜和/或難成形構(gòu)造分為結(jié)構(gòu)相對簡單的基部和相對復(fù)雜的支部；其中，基部作為基體上的凸臺，與基體一同鍛造成型；對于一次性加工，在基體上鍛造與復(fù)雜和/或難成形構(gòu)造位置相對應(yīng)的第一凹槽；

對基體設(shè)計用于鍛造的模具、荒坯和制坯工裝，采取數(shù)值模擬的方式對基體鍛造過程和結(jié)果進(jìn)行預(yù)測，根據(jù)基體的材料和形狀特點制定鍛造工藝；

第二步，先用自由鍛方法將鑄錠開坯，得到錠料；然后將錠料兩端切除，并按基體尺寸將錠料分割；

第三步，利用分割后的錠料對基體制坯，得到坯料；

第四步，對坯料依次進(jìn)行加熱、預(yù)鍛、終鍛、機加工、冷卻、清理和熱處理，得到基體的鍛件；

第五步，將金屬大型構(gòu)件中未成形的復(fù)雜和/或難成形構(gòu)造建模，生成相應(yīng)的三維實體模型；

第六步，將三維實體模型切片分層，從而將三維實體信息轉(zhuǎn)化為二維輪廓信息，輸入數(shù)控系統(tǒng)；

第七步，在數(shù)控系統(tǒng)的控制下，用同步送粉激光熔覆的方法將金屬粉末按照未成形的復(fù)雜和/或難成形構(gòu)造的二維輪廓信息在基體上的凸臺或第一凹槽位置逐層堆積，得到完整的金屬大型構(gòu)件；所述數(shù)控系統(tǒng)至少需要5軸，包括X、Y、Z方向的移動以及激光加工頭的轉(zhuǎn)動和擺動，用于控制激光熔覆槍頭及送粉噴頭的同步運動，以確保任意形狀構(gòu)件的成形。

2.如權(quán)利要求1所述的一種采用鍛造和增材制造復(fù)合成形金屬大型構(gòu)件的方法，其特征在于，對于兩段式加工，在凸臺上開設(shè)第二凹槽，進(jìn)行LSF增材制造時，從第二凹槽中開始制造支部。

3.如權(quán)利要求2所述的一種采用鍛造和增材制造復(fù)合成形金屬大型構(gòu)件的方法，其特征在于，第二凹槽為十字形。

4.如權(quán)利要求2所述的一種采用鍛造和增材制造復(fù)合成形金屬大型構(gòu)件的方法，其特征在于，第二凹槽深度為1mm～50mm。

5.如權(quán)利要求1所述的一種采用鍛造和增材制造復(fù)合成形金屬大型構(gòu)件的方法，其特征在于，第一凹槽深度為1mm～50mm。

6.如權(quán)利要求1所述的一種采用鍛造和增材制造復(fù)合成形金屬大型構(gòu)件的方法，其特征在于，同步送粉激光熔覆采用的激光功率為300W～8.0KW。

7.如權(quán)利要求1～4任意一項所述的一種采用鍛造和增材制造復(fù)合成形金屬大型構(gòu)件的方法，其特征在于，所述金屬粉末的材料為鈦合金、鋁合金、鎳基高溫合金或鋼，金屬粉末的尺度為15μm～500μm。

8.如權(quán)利要求1～4任意一項所述的一種采用鍛造和增材制造復(fù)合成形金屬大型構(gòu)件的方法，其特征在于，在激光熔覆的過程中，引入惰性氣體保護(hù)氣氛。