[發(fā)明專利]使用超塑性成形擴(kuò)散粘結(jié)的冷噴涂增材制造的系統(tǒng)和方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110609296.7
• 申請(qǐng)日: 2021-06-01
• 公開（公告）號(hào): CN113751725A
• 公開（公告）日: 2021-12-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 布魯諾·薩莫拉諾·森德羅斯;丹尼斯·林恩·科德;丹尼爾·G·桑德斯
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 波音公司
• 主分類號(hào): B22F12/00
• 分類號(hào): B22F12/00;B22F10/10;C23C24/04;B33Y10/00;B33Y30/00;B33Y80/00
• 代理公司: 北京康信知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限責(zé)任公司 11240
• 代理人: 殷爽

本申請(qǐng)?zhí)峁┝耸褂贸苄猿尚螖U(kuò)散粘結(jié)的冷噴涂增材制造的系統(tǒng)和方法。本發(fā)明提供了用于制造具有成形部分的成品工件的實(shí)施方式。一個(gè)實(shí)施方式包括：超塑性成形擴(kuò)散粘結(jié)(SPFDB)組件；冷噴涂增材制造(CSAM)組件；以及具有凹部的模具?？梢允褂肧PFDB和CSAM組件以不同順序在工件上操作各個(gè)配置。一個(gè)實(shí)施方式被配置為(用CSAM組件)將增材材料冷噴涂到工件上；并(用SPFDB組件)用模具在工件上進(jìn)行超塑成形，從而將工件轉(zhuǎn)化為具有成形部分的成品工件。成形部分符合由凹部限定的形狀。冷噴涂使得目標(biāo)區(qū)域中成品工件的厚度增加，其可以提供結(jié)構(gòu)增強(qiáng)，并且其可以具有漸縮邊緣。工件可以是由鈦、鋁、不銹鋼或另一種材料制成的金屬基板。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及增材制造領(lǐng)域，具體而言，涉及使用超塑性成形擴(kuò)散粘結(jié) 的冷噴涂增材制造的系統(tǒng)和方法。

背景技術(shù)

制造復(fù)雜的多彎曲部件(例如，雙彎曲部件，例如正交維數(shù)的彎曲部 件)通常需要集成多個(gè)組件和過(guò)程。通常，通過(guò)超塑性成形(superplastic forming)、液壓成形(hydroforming)、增量成形(incremental forming)或 類似技術(shù)形成表面。不幸的是，超塑性成形可能導(dǎo)致所形成形狀的薄區(qū)域。 由于通常難以控制所得厚度，因此當(dāng)前方法對(duì)可以形成的特征的形狀和彎 曲進(jìn)行了限制。例如，使用超塑性成形擴(kuò)散粘結(jié)(超塑性成形擴(kuò)散結(jié)合， superplastic formation diffusion bonding，SPFDB)，在某些位置使用焊接板 增加部件厚度作為增強(qiáng)并且抵抗變薄。然而，增量厚度是可用的增材材料 的板厚度的函數(shù)，其可能大于必需的厚度。這限制了配置選項(xiàng)，并增加了 重量，如果可以更精細(xì)地調(diào)整厚度就超出必要范圍。

增材板邊緣的突然終止不僅會(huì)在成品部件的厚度上產(chǎn)生不期望的階 梯函數(shù)，而且焊縫可能具有不同的超塑性行為，其限制了增強(qiáng)件的選擇(例 如位置、尺寸和形狀)。因此，增量板成形增加了成本、復(fù)雜性、制造時(shí) 間，并且可能使重量增加超過(guò)所需的重量。

發(fā)明內(nèi)容

下面參考下面列出的所附附圖詳細(xì)描述所公開的實(shí)施例。本發(fā)明提供 以下概述以說(shuō)明本文公開的實(shí)施方式。然而，這并不意味著將所有實(shí)施例 限制為任何特定的配置或操作順序。

提供各個(gè)實(shí)施方式以制造具有成形部分的成品工件。一個(gè)實(shí)施方式包 括：超塑性成形擴(kuò)散粘結(jié)(SPFDB)組件；冷噴涂增材制造(cold spray additive manufacturing，CSAM)組件；以及具有凹部的模具?？梢允褂?SPFDB和CSAM組件以不同順序在工件上操作各個(gè)配置。一個(gè)實(shí)施方式 被配置為(用CSAM組件)將增材材料冷噴涂到工件上；并(用SPFDB組件)用模具在工件上進(jìn)行超塑成形，從而將工件轉(zhuǎn)化為具有成形部分的 成品工件。成形部分符合由凹部限定的形狀。冷噴涂使得成品工件在目標(biāo) 區(qū)域中的厚度增加，其提供結(jié)構(gòu)增強(qiáng)，并且其可以具有漸縮邊緣(tapered edge)。工件可以是由鈦、鋁、不銹鋼或另一種材料制成的金屬基板。

已經(jīng)討論的特征、功能和優(yōu)點(diǎn)在各個(gè)實(shí)施方式中獨(dú)立地實(shí)現(xiàn)，或者將 在其他實(shí)施方式中組合，其進(jìn)一步的細(xì)節(jié)參照下面的描述和附圖可見。

附圖說(shuō)明

下面參考下面列出的所附附圖詳細(xì)描述所公開的實(shí)施例。

圖1示出了通過(guò)進(jìn)行具有超塑性成形擴(kuò)散粘結(jié)(SPFDB)的冷噴涂增 材制造(CSAM)來(lái)制造成品工件的系統(tǒng)。

圖2示出了圖1的系統(tǒng)100的各個(gè)配置。

圖3示出了可以在圖1的系統(tǒng)中使用的示例性CSAM組件的實(shí)施方 式。

圖4示出了可以在圖1的系統(tǒng)中使用的示例性SPFDB組件的實(shí)施方 式。

圖5示出了使用如圖2所示的系統(tǒng)的配置將未成品工件(unfinished workpiece)變?yōu)槌善饭ぜ?finished workpiece)的各個(gè)階段。