[發(fā)明專利]一種銅鋼異種材料收擴(kuò)段激光增材組合制造成形方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011366778.6
• 申請(qǐng)日: 2020-11-27
• 公開（公告）號(hào): CN112276090A
• 公開（公告）日: 2021-01-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李護(hù)林;楊歡慶;王云;彭東劍;周亞雄;白瑞興;鄭偉
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西安航天發(fā)動(dòng)機(jī)有限公司
• 主分類號(hào): B22F3/105
• 分類號(hào): B22F3/105;B33Y10/00;B33Y50/02
• 代理公司: 中國(guó)航天科技專利中心 11009
• 代理人: 張歡

1.一種銅鋼異種材料收擴(kuò)段激光增材組合制造成形方法，其特征在于，包括步驟如下：

(1)根據(jù)增材制造技術(shù)，建立收擴(kuò)段的外套(2)和銅內(nèi)襯(1)的三維模型；

(2)將步驟(1)建立的銅內(nèi)襯三維模型按照小端向上擺放在基板上；

(3)在惰性氣體環(huán)境中，按照步驟(2)得到的三維模型進(jìn)行激光選區(qū)熔化成形，得到帶有基板的銅內(nèi)襯構(gòu)件；

(4)對(duì)步驟(3)得到的帶有基板的銅內(nèi)襯構(gòu)件的內(nèi)腔粉末進(jìn)行清理，然后采用電火花線切割分離基板和構(gòu)件；

(5)采用手工打磨的方法對(duì)步驟(4)中銅內(nèi)襯構(gòu)件的外表面進(jìn)行拋光，去除浮粉和掛渣，然后進(jìn)行熱處理；

(6)制作銅內(nèi)襯(2)隨形內(nèi)膽工裝，將步驟(5)中得到的銅內(nèi)襯安裝到內(nèi)膽工裝上，將安裝有銅內(nèi)襯的內(nèi)膽工裝裝夾在激光熔化沉積設(shè)備轉(zhuǎn)臺(tái)上；

(7)將步驟(1)獲得的外套三維模型進(jìn)行切片分層處理，然后采用激光熔化沉積技術(shù)成形外套(2)，得到收擴(kuò)段毛坯；

(8)將步驟(7)得到的收擴(kuò)段毛坯進(jìn)行熱處理；

(9)對(duì)步驟(8)處理過(guò)的收擴(kuò)段毛坯內(nèi)外表面進(jìn)行精加工，得到收擴(kuò)段零件。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種銅鋼異種材料收擴(kuò)段激光增材組合制造成形方法，其特征在于：步驟(1)中，根據(jù)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和導(dǎo)熱性能，并根據(jù)增材制造方法，對(duì)收擴(kuò)段三維模型進(jìn)行修改，收擴(kuò)段三維模型包括銅內(nèi)襯和外套毛坯模型，其中，銅內(nèi)襯(1)包括銅內(nèi)壁(3)、銑槽(4)和銅外壁(5)，外套毛坯模型包括過(guò)渡層(6)模型和鋼外壁(7)模型。

3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種銅鋼異種材料收擴(kuò)段激光增材組合制造成形方法，其特征在于：步驟(3)中，激光選區(qū)熔化工藝參數(shù)具體如下：分層厚度為0.1～0.12mm，激光功率為1500～2000W，掃描速度為1500～2000mm/s。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種銅鋼異種材料收擴(kuò)段激光增材組合制造成形方法，其特征在于：步驟(4)中，采用0.6Mpa～0.8Mpa的壓縮空氣配合多軸超聲振動(dòng)平臺(tái)對(duì)成形的銅內(nèi)襯進(jìn)行粉末清理。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種銅鋼異種材料收擴(kuò)段激光增材組合制造成形方法，其特征在于：步驟(4)中，線切割為高速往復(fù)走絲電火花線切割，脈沖寬度設(shè)定為8～28μs，脈沖間隔為112～170μs，波形為矩形脈沖。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種銅鋼異種材料收擴(kuò)段激光增材組合制造成形方法，其特征在于：步驟(5)中，熱處理的制度為：在60min內(nèi)，溫度升至450～500℃，保溫4h，空氣冷卻。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種銅鋼異種材料收擴(kuò)段激光增材組合制造成形方法，其特征在于：步驟(6)中，內(nèi)胎工裝為隨形工裝，與銅內(nèi)壁(3)內(nèi)表面貼合，貼合間隙不超過(guò)0.1mm。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種銅鋼異種材料收擴(kuò)段激光增材組合制造成形方法，其特征在于：步驟(7)中，激光熔化沉積成形外套(2)的方法為：

第一步，以銅內(nèi)襯毛坯的外表面為基底，成形過(guò)渡層；過(guò)渡層材料為Ni基合金，粒徑為15～53μm，共2層，每層厚度為0.2mm；其中第一層過(guò)渡層的熱輸入成形溫度大于第二層過(guò)渡層熱輸入成形溫度；

第二步，以過(guò)渡層為基底，成形鋼外壁；材料粒徑為75～150μm，每層厚度為0.3mm；隨成形層數(shù)的增加，調(diào)整工藝參數(shù)，降低輸入的體能量密度。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種銅鋼異種材料收擴(kuò)段激光增材組合制造成形方法，其特征在于：體能量密度的計(jì)算公式為：

E＝P/(VHD)；

其中，E為體能量密度，P為激光功率，V為掃描速度，H為掃描間距，D為層厚；工藝參數(shù)范圍為：P的取值范圍為3000～4000W，V的取值范圍為400～800mm/s，掃描間距為0.5mm，層厚為0.3mm。

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的一種銅鋼異種材料收擴(kuò)段激光增材組合制造成形方法，其特征在于：步驟(8)中，收擴(kuò)段毛坯熱處理制度為：在60min內(nèi)溫度升至300～400℃，保溫2h，隨爐冷卻。