[發明專利]一種GH99合金帶加強筋蓋板的成形方法

有效

• 申請號: 201811157629.1
• 申請日: 2018-09-30
• 公開（公告）號: CN109262207B
• 公開（公告）日: 2020-04-28
• 發明（設計）人: 何智;姚為;王志敏;吳復堯;張云鵬;殷鳳良;胡洋;步賢政;張鐵軍
• 申請（專利權）人: 北京航星機器制造有限公司
• 主分類號: B23P15/00
• 分類號: B23P15/00;B23K35/38;B33Y10/00
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 陳鵬

一種GH99合金帶加強筋蓋板的成形方法，屬于增材制造領域。本發明方法的步驟為：先采用電弧增材制造技術完成除加強筋之外的實體部分的打??；其次，完成待增材加強筋部位的機械加工；最后，利用激光直接沉積技術完成加強筋的成形。本發明方法所提出的復合成形方法充分利用了電弧增材制造技術的高效率低成本和激光直接沉積技術高精度的特點，快速近凈成形GH99合金帶加強筋蓋板，結構件的內部質量滿足使用技術指標要求，力學性能達到甚至超過同成分鑄件水平，同時大大縮短了生產制造周期，降低了綜合制造成本。

技術領域

本發明涉及一種GH99合金帶加強筋蓋板的成形方法，屬于增材制造領域。

背景技術

隨著新一代武器裝備的發展，高性能材料被廣泛采用，研制裝備周期顯著縮短，研制成本需要嚴格控制，無疑對制造技術手段提出了更高的要求和挑戰。

如某武器裝備中的GH99合金帶加強筋蓋板，采用高溫模鍛的方式成形溫度需要達到1000℃左右，存在模具和工作臺面的變形、快速磨損及氧化腐蝕等問題；若采用板材機加的方式，對于GH99合金這種具備高力學性能的昂貴金屬材料，刀具損耗嚴重，機加難度大、周期長，且材料利用率低，大大增加了制造成本。傳統制造技術難以高效低成本地完成該類結構件的制造。

增材制造技術基于離散－堆積原理，通過既定熱源對金屬材料的逐層熔化，沉積生長，直接由三維模型近凈成形高性能結構件，是未來結構件先進制造發展的重要方向。其中，電弧增材制造技術具有設備成本低且運行穩定、沉積效率高等特點，有著高效低成本的優勢；激光直接沉積技術具有成形精度高、靈活性強等特點。采用電弧增材成形主體結構、激光直接沉積成形精細結構的復合制造思路比較適合于異型高性能金屬構件的成形。

現有技術存在鑄造容易產生縮松、夾雜等缺陷；模鍛需要大噸位壓機，且高溫使得模具和工作臺等部件壽命極具縮短，單件的制造成本大幅提升；對于GH99合金這種具備高力學性能的昂貴金屬材料，刀具損耗嚴重，機加難度大、周期長，且材料利用率低，大大增加了制造成本。

發明內容

本發明解決的技術問題是：克服現有技術的不足，提供了一種GH99合金帶加強筋蓋板的成形方法，解決了高性能金屬材料的加工制造難題。

本發明的技術解決方案是：一種GH99合金帶加強筋蓋板的成形方法，包括如下步驟：

S1，將經過酸洗的低碳鋼基板打磨平整并用丙酮擦拭干凈后固定在工作臺上，保證其水平，進入S2；

S2，在基板上選取增材主體部分進行GH99合金帶加強筋蓋板主體部分的電弧增材制造，進入S3；

S3，對GH99合金帶加強筋蓋板主體部分的外表面進行銑削加工，進入S4；

S4，將GH99合金帶加強筋蓋板主體部分水平放置，對完成銑削加工的GH99合金帶加強筋蓋板主體部分的加強筋部位進行激光直接沉積操作，完成GH99合金帶加強筋蓋板的成形。

進一步地，所述S2中在基板上選取增材主體部分的方法為：模擬計算在基板上不同位置進行蓋板主體部分增材時基板的翹曲變形，選取翹曲變形最小的區域作為增材主體部分。

進一步地，所述模擬計算在基板上不同位置進行蓋板主體部分增材時基板的翹曲變形的方法為：選取基板上的若干點，計算各個點處的翹曲變形，求取各個點處的翹曲變形的平均值作為該區域的翹曲變形。

進一步地，所述S3中銑削加工后的蓋板主體部分的表面粗糙度小于激光直接沉積操作過程中使用粉末的平均粒度。

進一步地，所述S2中電弧增材操作采用桶裝焊絲，并在焊接過程中通入保護氣源。

進一步地，所述保護氣源的體積比為Ar：He：CO₂＝(85％～95％)：(3％～10％)：(2％～7％)的混合氣體。