CN100402224C - 大型喷射沉积环件的致密化加工方法的装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种大型喷射沉积环件的致密化加工方法，采用一斜面或一小平面与一斜面光滑过渡组成的楔形压头，采用普通压机施以一定压力，对模具中欲致密化大型喷射沉积坯件进行局部小变形，小平面部分为主变形区，斜面为预变形区，逐步向斜面方向推进，进行逐次压制，最后实现喷射沉积坯件的整体压制。本发明还公开了一种实现该方法的装置。本发明的方法能实现对大型喷射沉积环件进行致密化加工，若对模具和压头形状进行相适应的调整，可以实现喷射沉积方形坯件、圆形锭坯实现致密化加工。实现该方法的装置结构简单、制造方便、性能可靠。

Description

大型喷射沉积环件的致密化加工方法的装置
技术领域
本发明涉及一种致密化加工方法，特别是涉及一种对大型喷射沉积环件进行致密化加工的方法，本发明还涉及一种实现该致密化加工方法的装置。
背景技术
航天航空、兵器、高速列车等领域都需要一些大型和特大型的轻质化零部件，主要是铝合金、镁合金及其复合材料。如飞船前端框体(环件，
Figure C20051003197500031
)，空间站框体()、蒙皮(大面积高性能铝合金或钛合金薄板)、运载火箭燃料储箱(大型板材和框架结构)、深水鱼雷壳体(
Figure C20051003197500033
的带加强筋管材)，高速列车制动盘(
Figure C20051003197500034
的铝基复合材料环件)。
在众多的金属材料制备技术中，湖南大学陈振华教授等人提出并发明的一项新型的坩埚移动式自动化控制喷射沉积技术及一系列装置是制备大型快速凝固高性能合金材料的理想技术。该技术克服了铸造成型大型零部件，由于坯件的冷却速度很慢，锭坯内外的温差极大，容易产生很大的内应力，造成锭坯炸裂，以及在制备大型复合材料的制备，铸造成型由于存在增强相搅拌不均匀，产生不良的界面反应等问题遇到了难以逾越的障碍。同时，解决了传统喷射沉积技术难以高质量制备大型坯件的问题。目前采用该技术已制备重达1000kg的耐热铝合金大直径厚壁管坯，直径达到800mm以上，壁厚达到250mm以上，冷速达到104K/s以上；圆柱锭的直径最大已经达到750mm，冷速达到103～104K/s，环件的最大直径达到
Figure C20051003197500035
坯件。这些坯件的晶粒尺寸一般在5μm以下。
喷射沉积坯件均含有一定的孔隙度，属于非连续介质体系，必须经过后续塑性变形进一步致密化加工才能真正实现其高性能。
然而，采用通常的挤压、锻造、轧制等技术，却难以实现大型环件的致密化加工。一方面，受到设备吨位的限制，如高速列车制动盘用
Figure C20051003197500036
的铝基复合材料环件的致密化压制需要压机吨位大于12000吨，国内目前还不具备此吨位的设备。另一方面，若采用挤压或模锻，则受到模具尺寸和性能的限制，如对于
Figure C20051003197500037
Figure C20051003197500038
环件，模具制备困难。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种能对大型喷射沉积环件进行致密化加工的方法。
本发明所要解决的另一个技术问题是提供一种实现该致密化加工方法的装置。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：采用一小平面与一斜面光滑过渡组成或斜面组成的楔形压头，采用普通压机施以一定压力，对模具中欲致密化的大型喷射沉积坯件进行局部小变形，小平面部分为主变形区，斜面为预变形区，逐步向斜面方向推进，进行逐次压制，最后实现喷射沉积坯件的整体压制。
逐次压制过程的逐步推进，采用楔形冲头移动或模具及喷射沉积坯件反向移动的方式，每次移动的距离小于楔形冲头小平面宽度。
模具及坯件可采用模具加热装置进行预热，以实现对喷射沉积坯件的热致密化加工。
为了实现该致密化加工方法的装置，本发明提供的装置是：一种喷射沉积大型坯件的压制成型装置，包括压机工作台和压机压头，在所述的压机工作台上安装有环形模具，在压机压头顶部上设有旋转盘，在所述的旋转盘上至少设有两个与所述的环形模具对应的、成轴向对称布置的楔形冲头，在所述的压机工作台上设有与所述的压机压头对应的限位装置。
所述的楔形冲头端面为弧形或端面一小部分为平面其余部分为斜面，平面部分与斜面采用小角度过渡，角度值为3～7度。
作为本发明的一种改进，在所述的环形模具外模壁内和内模壁内设有模具加热装置。
采用上述技术方案的喷射沉积大型环件的压制成型装置，第1步：压制准备，将喷射沉积大型环件放入环形模具的外模壁内和内模壁之间的模槽内，若采用热压，则利用模具加热装置将环形模具和喷射沉积大型环件通过内置发热元件加热到预定温度；第2步：进行第一次压制，坯件从左到右受到不同程度的变形；压下量可由限位装置精确控制；第3步：抬起楔形冲头；第4步：旋转盘带动楔形冲头旋转一定角度旋转小段距离；第五步：第二次楔形压制。重复上述2-4步，将喷射沉积大型坯件整体压制完成后即实现了一道次压制，同样过程进行坯件的第二道次压制，直至喷射沉积大型坯件到达致密度要求。在压制过程中，楔形冲头单次压下量很小，并采取步进式方式，从一段开始压制，每次向前移动一个跨距，直至压完全程，通过逐道次累计，使多孔体喷射沉积大型坯件致密成形、压制出连续的喷射沉积大型环件。
根据上述压制过程可见，楔形压制为局部小变形，逐步进行使喷射沉积大型环件整体单道次小变形，经多道次累计实现整体大变形直至完全致密化的过程。局部小变形时，所需压力较小，可根据使用的压机吨位和坯件特点设计小变形区的面积，小平面部分与斜面部分采用光滑过渡。其特点是模具结构简单，操作简便，环件尺寸不受压力计吨位和工作台尺寸限制，压制坯件密度分布均匀。可以消除产品的组织缺陷，使得产品组织、性能均匀。同时，工艺可重复性高，产品尺寸精确，生产成本降低，可以进行大规模连续生产。本发明“楔形压制”工艺与移动坩埚采用自动控制的喷射沉积装置和技术相结合，可以制备出高新技术领域急需的大型复合材料。
综上所述，本发明的方法能实现对大型喷射沉积环件进行致密化加工，实现该方法的装置结构简单、制造方便、性能可靠。
附图说明
图1是本发明的装置结构示意图；
图2是本发明环件模具示意图；
图3是本发明的一种楔形压头结构示意图；
图4是本发明的另一种楔形压头结构示意图；
图5是本发明的工作原理图；
图6是对长条形坯件进行压制的装置结构示意图。
具体实施方式
参见图1和图2、图3，在压机工作台10上安装有环形模具12，在环形模具12的外模5壁内和内模壁2内设有模具加热装置3，在压机压头6顶部通过凸形圆盘9和螺栓8设有旋转盘7，与压机压头6同步上下移动，在旋转盘7上设有两个与环形模具12对应的、成轴向对称布置的第一楔形冲头1和第二楔形冲头16，第一楔形冲头1和第二楔形冲头16的端面为弧形15，旋转盘7带动一对第一楔形冲头1和第二楔形冲头16绕凸形圆盘9可360度旋转，在压机工作台10上设有与压机压头6对应的限位装置11。
参见图4，第一楔形冲头1和第二楔形冲头16的端面也可以是一小部分为平面13其余部分为斜面14。
参见图1、图2、图3和图5，采用500T压力，对高速列车用喷射沉积Al-20％Si铝基SiC颗粒增强复合材料环件进行了楔形压制，环件外径1200mm，内径790mm，厚80mm。第1步：压制准备，将喷射沉积大型坯件4放入环形模具12的外模5壁内和内模2壁之间的模槽内，若采用热压，则利用模具加热装置3将环形模具12和喷射沉积大型坯件4加热到预定稳定；第2步：进行第一次压制，用第一楔形冲头1和第二楔形冲头16对喷射沉积大型坯件4从左到右受到不同程度的变形；单次压下量可由限位装置11精确控制；第3步：抬起第一楔形冲头1和第二楔形冲头16；第4步：旋转盘带7动第一楔形冲头1和第二楔形冲头16旋转一定角度旋转小段距离，每次移动的距离小于楔形冲头小平面宽度；第五步：第二次楔压。重复上述2-4步，将喷射沉积大型坯件4整体压制完成后即实现了一道次压制，同样过程进行坯件的第二道次压制，直至喷射沉积大型坯件4到达致密度要求。在压制过程中，第一楔形冲头1和第二楔形冲头16单次压下量很小，并采取步进式方式，从一段开始压制，每次向前移动一个跨距，直至压完全程，通过逐道次累计，使多孔体喷射沉积大型坯件4致密成形、压制出连续的喷射沉积大型坯件。
压制后性能得到较大幅度的提高，如附表所示。
楔压致密化铝基复合材料摩擦磨损性能的影响
*磨损量为进行一组10次1∶1000制动试验
由附表可见：经楔形压制后，坯件的密度已接近理论密度，力学性能提高30％，作为摩擦材料，使其摩擦磨损性能得到提高，特别是磨损量为楔压前的13％。
楔压后各方面已到达小件试样模压或挤压坯件的性能，而若采用模压对上述尺寸制动盘进行致密化加工，经理论计算需要12000吨位的压机。而大型环件无法进行挤压加工，因此，楔形压制解决了大型坯件的致密化加工的难题。
参见图6，模具也可采用开放形式的长形条状模具17，理论上可对无限长或无限大的长条形坯件进行压制。
对模具和压头形状进行相适应的调整，可以实现喷射沉积方形坯件、圆形锭坯实现致密化加工。

Claims (3)

1.一种实现大型喷射沉积环件的致密化加工方法的装置，采用一斜面或一小平面与一斜面光滑过渡组成的楔形压头，采用普通压机施以一定压力，对模具中欲致密化大型喷射沉积环件进行局部小变形，小平面部分为主变形区，斜面为预变形区，逐步向斜面方向推进，进行逐次压制，最后实现喷射沉积坯件的整体压制，包括压机工作台(10)和压机压头(6)，其特征是：在所述的压机工作台(10)上安装有环形模具(12)，在压机压头(6)顶部上设有旋转盘(7)，在所述的旋转盘(7)上至少设有两个与所述的环形模具(12)对应的、成轴向对称布置的楔形冲头，在所述的压机工作台(10)上设有与所述的压机压头(6)对应的限位装置(11)。
2.根据权利要求1所述的实现大型喷射沉积环件的致密化加工方法的装置，其特征是：所述的楔形冲头端面为弧形(15)或端面一小部分为平面(13)其余部分为斜面(14)，平面部分与斜面采用小角度过渡，角度值为3～7度。
3.根据权利要求1或2所述的实现大型喷射沉积环件的致密化加工方法的装置，其特征是：在所述的环形模具(12)外模(5)壁内和内模(2)壁内设有模具加热装置(3)。
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Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN100378244C (zh) * 2006-04-27 2008-04-02 湖南大学 大型喷射沉积方形坯件致密化加工的方法及其装置
US20070283884A1 (en) * 2006-05-30 2007-12-13 Applied Materials, Inc. Ring assembly for substrate processing chamber
CN102899512B (zh) * 2011-12-06 2014-08-06 湖南大学 陶瓷颗粒增强铝基梯度复合材料的超塑性致密化加工方法及装置
CN103008616B (zh) * 2012-11-16 2015-01-14 中国航空工业集团公司北京航空制造工程研究所 一种盘类零件的包覆成形方法
CN103495732B (zh) * 2013-09-25 2015-08-19 淮海工学院 喷射沉积金属板坯的致密化用压头、装置及应用
CN112387968B (zh) * 2020-11-16 2022-03-04 合肥工业大学 一种制备高强铝合金多筋变截面复杂构件的工艺方法
CN115229486B (zh) * 2022-08-11 2023-09-08 中山佳威路家用电器有限公司 一种真空储物箱自动化生产线
CN116252035B (zh) * 2023-05-15 2023-09-26 杭州沈氏节能科技股份有限公司 一种分步连续式扩散焊接设备及扩散焊接方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU679317A1 (ru) * 1977-01-14 1979-08-15 Конструкторско-Технологическое Бюро Металлокерамических Изделий Установка дл прессовани изделий из порошков
CN1559727A (zh) * 2004-03-05 2005-01-05 湖南大学 喷射沉积制备大型环件的方法及其设备
CN2712504Y (zh) * 2004-03-05 2005-07-27 湖南大学 卧式喷射沉积制备大型环件装置

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU679317A1 (ru) * 1977-01-14 1979-08-15 Конструкторско-Технологическое Бюро Металлокерамических Изделий Установка дл прессовани изделий из порошков
CN1559727A (zh) * 2004-03-05 2005-01-05 湖南大学 喷射沉积制备大型环件的方法及其设备
CN2712504Y (zh) * 2004-03-05 2005-07-27 湖南大学 卧式喷射沉积制备大型环件装置

Non-Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
喷射成形CuCr25合金触头材料的致密化与性能. 张永安，刘红伟，朱宝宏，熊柏青，石力开，张济山，夏芧栗.中国有色金属学报，第14卷第8期. 2004
喷射成形CuCr25合金触头材料的致密化与性能. 张永安，刘红伟，朱宝宏，熊柏青，石力开，张济山，夏芧栗.中国有色金属学报，第14卷第8期. 2004 *
喷射沉积AlFeVSi合金模压致密化工艺与模锻制品组织性能研究. 肖于德，谭敦强，黎文献，马正青.材料与冶金学报，第3卷第3期. 2004
喷射沉积AlFeVSi合金模压致密化工艺与模锻制品组织性能研究. 肖于德，谭敦强，黎文献，马正青.材料与冶金学报，第3卷第3期. 2004 *
大尺寸耐热铝合金管坯的致密化及性能研究. 袁武华，徐海洋，陈清，陈振华.湖南大学学报，第30卷第3期. 2003
大尺寸耐热铝合金管坯的致密化及性能研究. 袁武华，徐海洋，陈清，陈振华.湖南大学学报，第30卷第3期. 2003 *

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