[發明專利]大型薄壁高筒環件軸向連續路徑攪拌摩擦增材制造工藝

有效

• 申請號: 201911104294.1
• 申請日: 2019-11-13
• 公開（公告）號: CN110834179B
• 公開（公告）日: 2020-09-01
• 發明（設計）人: 張大偉;李健;魚在池;盧昆銀;趙升噸
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: B23P15/00
• 分類號: B23P15/00;B23K20/12;B33Y10/00
• 代理公司: 西安智大知識產權代理事務所 61215
• 代理人: 賀建斌

一種大型薄壁高筒環件軸向連續路徑攪拌摩擦增材制造工藝，先確定標準增量環件用的板材尺寸、數量；然后進行第1層標準增量環件制備；再進行第2層板材實現軸向連續路徑攪拌摩擦增材焊接；然后進行第3?N層循環大型環件多層軸向連續路徑攪拌摩擦焊增材制造；最后在第1層下端面和第N層的上端面進行機加工，得到最終滿足大型環件軸向高度且組織均勻性好的大型環件；本發明合理解決大型薄壁筒形件單體的制備問題，有效的減少匙孔數量，取得好的成環效果。

技術領域

本發明屬于大型環件成形制造工藝領域，具體涉及大型薄壁高筒環件軸向連續路徑攪拌摩擦增材制造工藝。

背景技術

目前，薄壁筒形件的常用制造技術是環軋和旋壓技術。大中型環件的環軋需要借助多規格環軋機，通過多道次成形，對于大型環件，特別是直徑10米級以上環件軋制過程要求的成形力較大，質量控制困難，容易出現偏心問題，而且難以適用于高度較大的薄壁筒形件。有芯模旋壓難以適用于直徑2.5米以上筒形件成形制造，對輪旋壓適用于大直徑筒形件成形制造，但在高度較大時容易失穩，且目前無直徑10米級以上成形裝備。

中國專利(公開號CN 106925884 B)提出一種大型薄壁環件的軸向層疊式攪拌摩擦焊接增材成形工藝，采用徑-軸向熱軋技術制備出環件單體，但作為增材單體的大型薄壁環件無法使用徑-軸向熱軋直接生產出來，加工過程成本高，效率較低。中國專利(公開號CN107020447 B)提出一種大型厚壁筒形件復合層疊式攪拌摩擦焊接增材成形工藝，采用攪拌摩擦焊進行徑軸向層疊式焊接，不斷填充焊絲，未考慮匙孔處材料性能問題；且坯料尺寸過大，其組織均勻性控制困難，此外對設備與場地要求也較大，造成較高的材料與能源的浪費。相應的輔助裝夾過程復雜，控制難度較大，焊接表面性能質量較差，不能滿足大型環件的制備精度和質量。

針對大直徑環件成形制造來說，采用攪拌摩擦焊增材制造可以實現大型環件成形，但沒有有效的方法制備單體環件制備，未考慮匙孔缺陷的處理問題，匙孔補焊較多，將會影響整體的結構性能。

發明內容

為了克服上述缺點，本發明的目的在于提出一種大型薄壁高筒環件軸向連續路徑攪拌摩擦增材制造工藝，合理解決大型薄壁筒形件單體的制備問題，有效的減少匙孔數量，取得好的成環效果。

為了達到上述目的，本發明采取的技術方案為：

一種大型薄壁高筒環件軸向連續路徑攪拌摩擦增材制造工藝，包括以下步驟：

步驟1：確定標準增量環件用的板材尺寸、數量；

1.1卷彎成形標準環件用條料尺寸；

所成形制造的大型薄壁筒形件尺寸為外徑D、壁厚T、高度H，大型薄壁筒形件由N層標準增量環件連續路徑攪拌摩擦焊接軸向增材制成；

第1層標準增量環件：外徑d₁≥D，壁厚t₁≥T，軸向增材標準增量環件的外徑與大型薄壁筒形件相同，高度h₁≥a+2c，焊縫長度統一固定為a，軸向焊縫需要在起始兩端留下空隙c；

第2～N層標準增量環件：外徑d_n≥D，t_n≥T，n＝2,3,…,N，軸向增材標準增量環件的外徑與大型薄壁筒形件相同，高度h_n≥a+c，從第2層起軸向焊縫起點與圓周焊縫連續，只在軸向上端留下空隙c；

第1層標準增量板材：長度l₁＝πd₁，厚度δ＝t₁，板材厚度即為標準增量環件的厚度；寬度b₁＝h₁，板材寬度即為單層環件高度；