一種鈦合金零件的制備機及制備方法技術

一種鈦合金零件的制備機及制備方法，其技術要點是：包括機體，機體下部為移動平臺，移動平臺上部設置有預制坯，預制坯上部設有熱機械加工頭，熱機械加工頭一側設置有鈦合金棒材料斗，鈦合金棒材料斗和熱機械加工頭上部連接有移動導軌，移動導軌的上部設置有驅動鈦合金棒材料斗和熱加工機械頭的驅動器；鈦合金零件的制備方法是將鈦合金棒材放入鈦合金棒材料斗中，預制坯安裝在移動平臺上，在鈦合金棒材的相互不接觸的另一端施加直流電壓，采用熱機械加工頭對鋪覆到預制坯上的金屬熔滴進行熱機械加工處理，通過熔化鈦合金棒材形成熔滴滴下后立刻進行熱機械加工成形，就可以逐行逐層成形出鈦合金零件；采用該技術方案制備的零件性能顯著提升。

Machine for preparing titanium alloy parts and preparation method thereof

Preparation and preparation method of titanium alloy parts, which is characterized in that the lower part of the body including the body, for the mobile platform, the mobile platform is arranged at the upper part of the preform. The preform is arranged on the upper part of the thermal mechanical processing head, side thermal mechanical processing head is provided with a titanium alloy rod material bucket, bucket material and titanium alloy rod thermal mechanical processing head is connected with a movable guide rail, the upper part of the moving rail is provided with a driving titanium alloy rod material bucket and head drive mechanical thermal processing; preparation method of titanium alloy parts is titanium alloy bars into titanium alloy rod material hopper, the preform installed on the mobile platform, in the titanium alloy bar the contact between the other end of the DC voltage is applied, the thermal mechanical processing head of molten metal preform overlay to drop on the thermomechanical processing of titanium alloy bars formed by melting molten droplets Immediately after the thermal mechanical processing, can be formed by the progressive layers of titanium alloy parts; the use of the technical scheme of the parts of the performance significantly improved.

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及金屬成形
，具體的說是一種鈦合金零件的制備機及制備方法。
技術介紹
目前常用的金屬增材制造方法主要有采用激光、電子束等熱源，以粉末、絲材等為原材料，通過送絲、送粉或鋪粉的方法來成形鈦合金等金屬零件，例如選區激光熔化(SLM)、電子束選區熔化(SES)、電子束燒結成型原理圖(EBF)等，為了實現鈦合金的熔化，除了可以采用激光、電子束等方法熔化金屬，還可以采用真空電弧自耗熔煉、電渣重熔、電子束熔煉、等離子熔煉、真空感應熔煉等方法，因此這些方法也可以用于金屬的增材制造。攪拌摩擦焊接（FrictionStirwelding，簡稱FSW）技術是由英國焊接研究所(TheweldingInstitute，簡稱TWI)于1991年專利技術的一項新型固相焊接技術。在攪拌摩擦焊焊接過程中，焊接工具-攪拌頭旋轉著插進被焊材料的結合處，利用攪拌頭與被焊材料的摩擦熱和塑性形變能，使焊接區材料熱塑化，并且在攪拌頭的旋轉作用下從前部向后部轉移過渡，通過焊接壓力頂鍛的作用形成固相連接接頭。目前現有的金屬關鍵結構件往往采用鑄造和鍛造方法制造，對于制造大尺寸零件，往往需要大型鍛造設備，同時，材料的利用率低，制造周期長，成本高，鑄造方法制備零件能夠近凈成形，但是也犧牲了一些材料的強度和塑性，不適合制造關鍵結構件，與鑄造和鍛造等工藝方法不同，電子束、激光成形方法是一種增量成形方法，但現有的電子束、激光成形方法存在一些不足：一方面，激光、電子束快速成型的技術是近年來發展起來的一種新型成形技術，但其組織主要是金屬熔化后沉積形成的單一鑄態組織，不能根據不同的需求獲得不同的組織狀態，滿足對性能的多種需求，還不能用于制造飛機框體、起落架和發動機的轉子等關鍵部件；另一方面，電子束系統和激光系統的成本高昂，激光成形的國產設備成本需要200萬元以上，進口設備需要700-800萬元，且設備很大；同時，效率仍有待提高，目前電子束成型的最大效率為：3-5kg/h，而激光快速成型的效率為：0.3-0.5kg/h。除此之外，現有的方法用于制造鈦合金或鈦鋁合金的零件時，采用粉末法，則制造的鈦合金或鈦鋁合金結構件性能不足，采用熔絲的方法，則很難獲得高溫鈦合金或鈦鋁合金的細絲。
技術實現思路
本專利技術的目的，就是解決以上技術中存在的問題，并為此提供一種鈦合金零件的制備機及制備方法。一種鈦合金零件的制備機，包括機體，所述機體的下部為移動平臺，移動平臺的上部設置有預制坯，預制坯的上部設置有熱機械加工頭，熱機械加工頭的一側設置有鈦合金棒材料斗，鈦合金棒材料斗和熱機械加工頭的上部連接有移動導軌，移動導軌的上部設置有驅動鈦合金棒材料斗和熱加工機械頭的驅動器。進一步地，所述移動平臺為上下移動，移動導軌為水平移動。進一步地，所述鈦合金棒材料斗上設置有夾棒材處，該夾棒材處為傾斜狀，放入該傾斜狀的夾棒材處的靠近預制坯方向的棒材端部相接觸。進一步地，所述鈦合金棒材料斗上設置有2-12個夾棒材處。進一步地，所述機體設置在真空室內。一種鈦合金零件的制備方法，第一步，將鈦合金棒材放入鈦合金棒材料斗中，鈦合金棒材料斗不間斷的同時將鈦合金棒材送出；第二步，靠近預制坯方向的鈦合金棒材端部相接觸；第三步，將鈦合金棒材料斗和熱機械加工頭安裝在移動導軌上，并可以通過驅動器驅動鈦合金棒材料斗和熱機械加工頭，使其可以在水平面上沿X軸和Y軸方向移動；第四步，預制坯安裝在移動平臺上，可隨移動平臺沿著Z軸方向移動；第五步，對制備機的真空室抽真空，真空度為1.0×10-3Pa以上，向真空室中充入氬氣或氬氣與氫氣混合氣體，氬氣或氬氣與氫氣混合氣體的壓力達到1Pa-100Pa；第六步，在鈦合金棒材的相互不接觸的另一端施加直流電壓，使得兩根鈦合金棒材相接觸的端部起弧，并進行真空電弧自耗熔煉，使得熔煉的鈦合金滴下并按照軌跡鋪覆到預制坯上；第七步，采用熱機械加工頭按照相同的軌跡對剛剛鋪覆到預制坯上的金屬熔滴進行熱機械加工處理；第八步，安裝在移動導軌上的鈦合金棒材料斗和熱機械加工頭通過行走軌跡逐行鋪覆出一層金屬，移動平臺帶動預制坯下移一段金屬層的距離，安裝在移動導軌上的鈦合金棒材料斗和熱機械加工頭按照新的一層的軌跡行走，逐層鋪覆出新的一層金屬，按照前述程序循環，在軌跡上的每個位置，通過熔化鈦合金棒材形成熔滴滴下后立刻進行熱機械加工成形，就可以逐行逐層成形出鈦合金零件。進一步地，所述直流電壓的范圍為60伏-100伏。進一步地，所述熱機械加工處理的方式為軋制、攪拌、鍛造、超聲振動中的任一種。進一步地，所述攪拌加工為無針攪拌加工、有針攪拌加工中的任一種。本專利技術的優點：1.在一臺設備中制備構建時，對熔融金屬鋪覆后的金屬材料進行了攪拌加工等熱機械加工處理，在成形結構件的同時獲得了具有高性能的熱機械加工組織，同時，還可以通過調整工藝參數來調控零件不同位置的組織，層間結合緊密，組織致密，從而獲得雙性能零件，制備的零件性能顯著提升；2.制備周期短，方便地實現對零件的修復，效率高，設備結構簡單，制造成本低；3.材料利用率高。附圖說明圖1是本專利技術的制備機的結構示意圖。具體實施例為了使本專利技術更容易被清楚理解，以下結合附圖以及實施例對本專利技術的技術方案作以詳細說明。實施例1如圖1所示，一種鈦合金零件的制備機，包括機體1，所述機體1的下部為移動平臺2，移動平臺2的上部設置有預制坯3，預制坯3的上部設置有熱機械加工頭8，熱機械加工頭8的一側設置有鈦合金棒材料斗5，鈦合金棒材料斗5和熱機械加工頭8的上部連接有移動導軌6，移動導軌6的上部設置有驅動鈦合金棒材料斗5和熱加工機械頭8的驅動器7。一種鈦合金零件的制備方法，第一步，將鈦合金棒材放入鈦合金棒材料斗5中，鈦合金棒材料斗5不間斷的同時將鈦合金棒材送出；第二步，靠近預制坯3方向的鈦合金棒材端部相接觸；第三步，將鈦合金棒材料斗5和熱機械加工頭8安裝在移動導軌6上，并可以通過驅動器7驅動鈦合金棒材料斗5和熱機械加工頭8，使其可以在水平面上沿X軸和Y軸方向移動；第四步，預制坯3安裝在移動平臺2上，可隨移動平臺2沿著Z軸方向移動；第五步，對制備機的真空室9抽真空，真空度為1.0×10-3Pa以上，向真空室9中充入氬氣或氬氣與氫氣混合氣體，氬氣或氬氣與氫氣混合氣體的壓力達到1Pa-100Pa；第六步，在鈦合金棒材的相互不接觸的另一端施加直流電壓，使得兩根鈦合金棒材相接觸的端部起弧，并進行真空電弧自耗熔煉，使得熔煉的鈦合金滴下并按照軌跡鋪覆到預制坯3上；第七步，采用熱機械加工頭8按照相同的軌跡對剛剛鋪覆到預制坯3上的金屬熔滴進行熱機械加工處理；第八步，安裝在移動導軌6上的鈦合金棒材料斗5和熱機械加工頭8通過行走軌跡逐行鋪覆出一層金屬，移動平臺2帶動預制坯3下移一段金屬層的距離，安裝在移動導軌6上的鈦合金棒材料斗5和熱機械加工頭8按照新的一層的軌跡行走，逐層鋪覆出新的一層金屬，按照前述程序循環，在軌跡上的每個位置，通過熔化鈦合金棒材形成熔滴滴下后立刻進行熱機械加工成形，就可以逐行逐層成形出鈦合金零件。實施例2如圖1所示，一種鈦合金零件的制備機，包括機體1，所述機體1的下部為上下移動的移動平臺2，移動平臺2的上部設置有預制坯3，預制坯3的上部設置有熱機械加工頭8，熱機械加工頭8的一側設置有鈦合金棒材料斗5本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種鈦合金零件的制備機，包括機體，其特征在于：所述機體的下部為移動平臺，移動平臺的上部設置有預制坯，預制坯的上部設置有熱機械加工頭，熱機械加工頭的一側設置有鈦合金棒材料斗，鈦合金棒材料斗和熱機械加工頭的上部連接有移動導軌，移動導軌的上部設置有驅動鈦合金棒材料斗和熱加工機械頭的驅動器。

【技術特征摘要】
1.一種鈦合金零件的制備機，包括機體，其特征在于：所述機體的下部為移動平臺，移動平臺的上部設置有預制坯，預制坯的上部設置有熱機械加工頭，熱機械加工頭的一側設置有鈦合金棒材料斗，鈦合金棒材料斗和熱機械加工頭的上部連接有移動導軌，移動導軌的上部設置有驅動鈦合金棒材料斗和熱加工機械頭的驅動器。2.所述移動平臺為上下移動，移動導軌為水平移動。3.根據權利要求1所述的一種鈦合金零件的制備機，其特征在于：所述鈦合金棒材料斗上設置有夾棒材處，該夾棒材處為傾斜狀，放入該傾斜狀的夾棒材處的靠近預制坯方向的棒材端部相接觸。4.根據權利要求3所述的一種鈦合金零件的制備機，其特征在于：所述鈦合金棒材料斗上設置有2-12個夾棒材處。5.根據權利要求1所述的一種鈦合金零件的制備機，其特征在于：所述機體設置在真空室內。6.一種鈦合金零件的制備方法，其特征在于：第一步，將鈦合金棒材放入鈦合金棒材料斗中，鈦合金棒材料斗不間斷的同時將鈦合金棒材送出；第二步，靠近預制坯方向的鈦合金棒材端部相接觸；第三步，將鈦合金棒材料斗和熱機械加工頭安裝在移動導軌上，并可以通過驅動器驅動鈦合金棒材料斗和熱機械加工頭，使其可以在水平面上沿X軸和Y軸方向移動；第四步，預制坯安裝在移動平臺上，可隨移動平臺沿著Z軸方向移動；第五步...

【專利技術屬性】
技術研發人員：趙冰，韓秀全，李志強，侯紅亮，曲海濤，
申請(專利權)人：中國航空工業集團公司北京航空制造工程研究所，
類型：發明
國別省市：北京;11