[發明專利]一種金屬固固復合增材制坯的制備方法

有效

• 申請號: 202110007429.3
• 申請日: 2021-01-05
• 公開（公告）號: CN112845744B
• 公開（公告）日: 2022-04-08
• 發明（設計）人: 張心金;王寶忠;劉凱泉;祝志超;楊康;朱琳;時立佳
• 申請（專利權）人: 中國第一重型機械股份公司;天津重型裝備工程研究有限公司
• 主分類號: B21D11/10
• 分類號: B21D11/10;B21J5/00;B21J5/02;B21J1/06;B21J1/04
• 代理公司: 北京隆源天恒知識產權代理有限公司 11473
• 代理人: 鮑麗偉

本發明涉及一種金屬固固復合增材制坯的制備方法，該方法包括：將多個初始坯料堆垛成型，得到預制坯；對預制坯進行焊接以使多個初始坯料之間的結合界面焊合，得到復合坯；對復合坯加熱至第一溫度并保溫，到溫后，進行第一次熱壓鍛造，得到第一鍛坯，之后將第一鍛坯加熱至第二溫度并保溫，將蓋板、墊板加熱至第三溫度并保溫，到溫后，將第一鍛坯放置在墊板上，并將模具套入第一鍛坯和墊板上，再將蓋板放置第一鍛坯上，進行第二次熱壓鍛造，得到第二鍛坯，脫除模具后，將第二鍛坯再次加熱至第四溫度并保溫，到溫后，得到一體化復合坯。相對于現有技術，本發明更有利于界面復合、氧化物彌散碎化，增強界面的均勻化程度和結合強度，提升材料性能。

技術領域

本發明涉及金屬鍛造技術領域，具體而言，涉及一種金屬固固復合增材制坯的制備方法。

背景技術

鍛造是一種利用鍛壓機械對金屬坯料施加壓力，使其產生塑性變形以獲得具有一定機械性能、一定形狀和尺寸鍛件的加工方法，鍛壓(鍛造與沖壓)的兩大組成部分之一。通過鍛造能消除金屬在冶煉過程中產生的鑄態疏松等缺陷，優化微觀組織結構，同時由于保存了完整的金屬流線，鍛件的機械性能一般優于同樣材料的鑄件。相關機械中負載高、工作條件嚴峻的重要零件，除形狀較簡單的可用軋制的板材、型材或焊接件外，多采用鍛件。

傳統的鍛造方法生產大型金屬鍛件較為困難，因此，目前制備大型金屬鍛件采用增材制坯的方法，增材制坯是指采用多塊體積更小的金屬坯料作為初始坯料經堆垛后真空封焊，制成大尺寸金屬復合坯的增材制造方法，之后復合坯經熱壓復合而形成一體化復合坯，從而替代大型鑄錠，以實現用較小的鑄坯、鍛坯或軋坯等金屬坯料制造大型金屬鍛件的目的。該增材制坯技術可以替代傳統的“大型鑄錠生產大型金屬鍛件”的生產模式，解決大型金屬鍛件縮松、縮孔、偏析等質量問題，具有明顯的優越性，生產的大型金屬鍛件可與電渣產品相媲美。同時，該增材制坯技術也可用于異種材質復合坯的增材制造，應用范圍更廣。

但，現有的增材制坯的方法一般采用的單層坯料小于300mm，且多層坯料復合時上、下兩端坯料有多層的結合面處于難變形區，故在后續坯料復合時因存在難變形區和拉應力區而導致各結合面變形不均勻的問題，最終容易在復合后的后續鍛造時出現變形開裂。

發明內容

針對以上現有技術中的問題，本發明提供了一種金屬固固復合增材制坯的制備方法，包括：

步驟S1、將多個表面清潔的初始坯料堆垛成型，得到預制坯；

步驟S2、對所述預制坯進行焊接以使多個所述金屬坯料之間的結合界面焊合，得到復合坯；

步驟S3、對所述復合坯加熱至第一溫度T₁并保溫，到溫后，以變形速度V₁、變形量D₁進行第一次熱壓鍛造，得到第一鍛坯，之后將所述第一鍛坯加熱至第二溫度T₂并保溫，同時，將蓋板、墊板加熱至第三溫度T₃并保溫，均到溫后，將所述第一鍛坯放置在所述墊板上，并將模具套入所述第一鍛坯和所述墊板上，再將所述蓋板放置所述第一鍛坯上，以變形速度V₂、變形量D₂進行第二次熱壓鍛造，得到第二鍛坯，脫除所述模具后，將所述第二鍛坯再次加熱至第四溫度T₄并保溫，到溫后，得到一體化復合坯；其中，V₂＞V₁，D₂＞D₁。

進一步地，步驟S3中，所述變形速度V₁滿足：1mm/s≤V₁＜5mm/s，所述變形量D₁滿足：1％＜D₁＜5％；所述變形速度V₂滿足：10mm/s≤V₂≤60mm/s，所述變形量D₂滿足：≥35％。

進一步地，所述第一鍛坯的高度+所述墊板的高度＜所述模具的高度＜所述第一鍛坯的高度+所述墊板的高度+所述蓋板的高度。