CN109201982A - 一种基于真空感应加热的成形装置及成形方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种基于真空感应加热的成形装置，其技术要点在于：包括装置本体，装置本体包括真空室，真空室内设置有锻造装置和感应线圈，锻造装置内设置有冷却装置，锻造装置的底部设置有预制坯，一种基于真空感应加热的成形方法，在真空环境中，将挤压与锻造结合在一起，并采用感应凝壳熔炼的方法将金属原材料熔化后并按照轨迹进行铺覆，在铺覆到预制坯上的熔滴凝固后立刻对其进行热机械加工，从而通过热机械加工；本发明金属材料从挤压式锻造头中被挤出，具有良好的加工流线，然后对其进行锻造加工，通过锻焊与预制坯连接在一起，层间结合金属未熔覆，而是固相连接，不存在冶金缺陷，结合质量好，成本低，效率高。

Description

一种基于真空感应加热的成形装置及成形方法

技术领域

本发明涉及金属零件成形技术领域，特别是涉及一种基于真空感应加热的成形装置及成形方法。

背景技术

增材制造技术主要分为两类，一类是粉末床类增材制造技术，包括电子束、激光束选区熔覆，粉末床方法一般用于成形复杂结构；另一类是沉积类增材制造技术，主要包括电弧（氩弧或等离子弧）熔丝自由成形、电子束与激光束熔丝自由成形、激光送粉直接沉积成形、金属液滴喷射沉积技术等几种，目前适用于大型整体复杂结构的方法主要是沉积类增材制造技术，常用的沉积类方法主要包括激光（同轴送粉、送丝）沉积技术、电子束（送丝）沉积技术、电弧沉积等几种。激光、电子束沉积技术一般不能兼顾高效率、低成本的特征。电弧增材制造技术以电弧为载能束，电弧可以是氩弧焊、等离子焊，采用逐层堆焊的方式制造金属实体构件。

沉积类增材制造技术的原材料一般需要金属丝材、粉末为原材料，原材料的制造成本高、对性能的要求也高，有些材料难于制造出丝材，例如金属间化合物、铌硅合金等材料，采用粉末材料，控制氧、氮等含量难度较大，还会出现空心粉等缺陷，对成形结构件的性能影响较大。金属液滴喷射沉积技术的原材料形式不受粉末、丝材的限制，但现有的金属液滴喷射沉积技术一般只能用于制造低熔点合金，例如铝合金、镁合金，用于制造钛合金和钛铝合金、铝锂合金、铌硅合金的较少，还不能满足应用的需求。

最近，美国劳伦斯利弗莫尔国家实验室与伍斯特理工学院合作开发了一种全新的金属3D打印工艺—直接金属书写。目前，大多数金属3D打印工艺，如选择性激光熔化，使用的是细金属粉末，这导致了一些局限性，如3D打印部件存在间隙或缺陷。直接金属书写方法可以帮助克服这些基于粉末的金属3D打印技术的局限性。新方法使用一种半固体金属，也可以称其为一种剪切稀化材料，而不是粉末。这种特殊的金属材料在静止时表现得像固体，但被施加力时则可以像液体一样流动。新方法涉及将一种金属锭加热至半固体状态，然后将其从喷嘴挤出。挤出力使得这种剪切稀化材料液体足以被挤出，但当被静置时，它表现得像一个固体并随着材料的冷却而变硬。研究表明，该方法减少了放入3D打印部件中的氧化物和残留应力。这种方法也可以扩展应用到其他合金上。目前，直接金属书写还存一定的不足，现有技术中使用的主要材料是一种铋锡混合物，由于这种混合物熔点较低，因此效果很好，但是对于铝合金、钛合金等材料则很难实现。

综上所述，现有一些增材制造方法用于制造铝合金及铝锂合金、钛合金及钛铝合金、铌硅合金等材料的大尺寸、复杂高性能结构件，现有技术中的增材制造技术存在一些不足：1）原材料成本较高，采用粉末、丝材成本较高，尤其是一些高性能粉末，丝材；2）部分原材料丝材难于制备出来，例如高温钛合金（Ti6242、Ti60等）、钛铝合金、钛二铝铌合金等；3）采用沉积类增材制造方法获得零件一般都是快速凝固组织，容易产生裂纹、未熔合、裂纹等缺陷，与锻造组织相比较，性能存在不足。

发明内容

本发明的目的就是解决以上技术中存在的问题，并为此提供一种基于真空感应加热的成形装置及成形方法。

一种基于真空感应加热的成形装置，包括装置本体，装置本体包括真空室，真空室内设置有锻造装置和感应线圈，锻造装置内设置有冷却装置，锻造装置的底部设置有预制坯。

进一步地，锻造装置包括挤压式锻造头，挤压式锻造头的上部设置有振动器，振动器的下部连接有螺杆式传动器，螺杆式传动器之间设置有活塞杆，活塞杆的底部连接有挤压活塞；

冷却装置为冷却水管。

进一步地，锻造装置上还设置有分瓣式铜坩埚，分瓣式铜坩埚位于感应线圈的内侧。

进一步地，锻造装置包括锻造头，锻造头的上部设置有振动器，振动器的内部设置有连

接待采用分瓣式铜坩埚熔炼或采用分瓣式铜坩埚加热后挤压的金属棒材的棒材传动器。

进一步地，装置本体包括真空室，真空室内设置有锻造装置和感应线圈，锻造装置内设置有冷却装置，锻造装置的底部设置有预制坯。

进一步地，锻造装置包括锻造头，锻造头的上部设置有振动器，振动器的内部设置有连接待感应线圈熔炼的金属棒材的棒材传动器，冷却装置为冷却水管。

进一步地，真空室内设置有分瓣式铜坩埚，分瓣式铜坩埚的坩埚壁内设置有冷却装置，分瓣式铜坩埚的顶部设置有用于加入金属熔体的加料口，分瓣式铜坩埚的底部设置有坩埚喷孔，分瓣式铜坩埚的外部设置有分段式感应线圈，分瓣式铜坩埚的下部设置有预制坯，预制坯上设置有热机械加工头；

冷却装置为坩埚水冷套。

进一步地，分段式感应线圈为用于对金属熔体进行感应加热，同时对金属熔体施加向下的作用力使金属熔体经由坩埚喷孔流出的第一段感应线圈；

用于对金属熔体进行感应加热，对金属熔体进行熔炼的第二段感应线圈；

缠绕在坩埚喷孔的周围，用于对流经坩埚喷孔的金属进行加热形成金属熔体使其保持流体状体的第三段感应线圈。

预制坯上方设置有环形锻造头。

坩埚喷孔上与金属熔体接触的侧壁上形成有金属凝壳，坩埚喷孔的坩埚壁内设置有喷孔水冷套。

一种基于真空感应加热的成形方法，包括如下步骤，

1）在锻造装置中加入挤压材料；

2）将真空室真空度抽至1.0×10^-3Pa；

3）开启冷却水管对锻造装置进行冷却；

4）开启感应线圈，对挤压材料进行加热，加热温度至0.75～1.1Tm；

5）开启螺杆式传动器，推动活塞杆向下运动，使得挤压活塞挤压材料从锻造装置的底

部挤出，按照轨迹逐行、逐层的铺覆到预制坯上；

6）开启振动器，使得挤压式锻造头上下以固定振幅振动，锻造装置的底部对刚刚铺覆

的金属进行锻造加工，从而逐行、逐层成形出具有锻造组织的预制坯；

7）将预制坯进行数控加工和表面处理，加工出最终零件。

进一步地，挤压材料原始形状为棒状或长方体状，经过挤压后得形状为棒状或长方体状。

进一步地，开启感应线圈，通过分瓣式铜坩埚对挤压材料进行加热，加热温度至0.75~1.1Tm；

锻造装置为挤压式锻造头或锻造头中的任一种。

一种基于真空感应加热的成形方法，包括如下步骤，

1）在锻造头中加入金属棒材；

2）将真空室真空度抽至1.0×10^-3Pa；

3）开启冷却水管对锻造头进行冷却；

4）开启感应线圈，对金属棒材的底部进行加热至熔化状态，形成金属熔滴滴下后铺覆到预制坯上；

5）开启棒材传动器，推动金属棒材向下运动；

6）开启振动器，使得锻造头上下以固定振幅振动，锻造头的底部对刚刚铺覆的金属进行锻造加工，从而逐行、逐层成形出具有锻造组织的预制坯；

7）将预制坯进行数控加工和表面处理，加工出最终零件。

前述感应线圈为高频感应加热线圈。

一种基于真空感应加热的成形方法，包括如下步骤，

1）经由加料口向分瓣式铜坩埚中加入金属熔体；

2）将真空室真空度抽至1.0×10^-3Pa：

3）开启第二段感应线圈，对金属熔体进行熔炼；

4）开启第一段感应线圈和第三段感应线圈，使金属熔体经由坩埚喷孔流出，通过控制第三段感应线圈的加热功率和喷孔水冷套中冷却水流量调节金属凝壳的厚度，实现对经由坩埚喷孔流出金属熔体的流量控制；

5）在数控程序的控制下，感应分瓣式铜坩埚的坩埚喷孔按照设定的轨迹进行行走，同时喷出金属熔体，逐层沉积在预制坯上，对铺覆的金属材料进行加工；

6）将经过加工的预制坯进行数控加工和表面处理，加工出最终零件。

进一步地，对铺覆的金属材料进行加工为热机械加工，热机械加工为轧制、锻造、搅拌、超声振动或局部剧烈塑性变形的任何加工方式的任一种；

对铺覆的金属材料进行加工为环形锻造头进行锻造加工。

本发明的优点：

1、对原材料要求低，可以是边角料，海绵钛，棒料，板料等各种形式，不受合金来源限制，温度可达到3000℃，甚至能熔炼陶瓷材料。实现双性能、双材料结构件制备，成本低，效率高；

2、可通过连续喷出熔体，连续地沉积金属材料，提高成形效率；

3、金属材料从挤压式锻造头中被挤出，具有良好的加工流线，然后对其进行锻造加工，通过锻焊与预制坯连接在一起，层间结合金属未熔覆，而是固相连接，不存在冶金缺陷，结合质量好，组织状态是锻造组织；

4、在增材制造路径规划时，不受锻造头与挤压筒相互位置影响，可设计各种形式的路径，而不必单方向行走；

5、可实现对零件修复。

附图说明

图1为本发明的装置的结构示意简图；

图2为本发明的带有分瓣式铜坩埚的装置的结构示意简图；

图3为带有分瓣式铜坩埚的装置的局部放大示意简图；

图4为本发明的无分瓣式铜坩埚的装置的结构示意简图；

图5为无分瓣式铜坩埚的装置的局部放大示意简图；

图6为本发明的另一种装置的结构示意简图；

图7为坩埚喷孔的局部放大图；

图8为采用环形锻造头的结构示意简图。

附图中的标记为：

1真空室、2振动器、3挤压式锻造头、4螺杆式传动器、5活塞杆、6冷却水管、7感应线圈、8预制坯、9挤压活塞、10分瓣式铜坩埚、11锻造头、12棒材传动器、13第一段感应线圈、14第二段感应线圈、15第三段感应线圈、16加料口、17坩埚水冷套、18坩埚喷孔、19热机械加工头、20喷孔水冷套、21金属凝壳、22环形锻造头。

具体实施方式

为了使本发明更容易被清楚理解，以下结合附图以及实施例对本发明的技术方案作以详细说明。

实施例1

如图1所示，一种基于真空感应加热的成形装置，包括装置本体，装置本体包括真空室1，真空室1内设置有锻造装置和感应线圈7，锻造装置内设置有冷却装置，锻造装置的底部设置有预制坯8。

锻造装置包括挤压式锻造头3，挤压式锻造头3的上部设置有振动器2，振动器2的下部连接有螺杆式传动器4，螺杆式传动器4之间设置有活塞杆5，活塞杆5的底部连接有挤压活塞9；冷却装置为冷却水管6。

一种基于真空感应加热的成形方法，包括如下步骤，

1）在挤压式锻造头中加入挤压材料；

2）将真空室真空度抽至1.0×10^-3Pa；

3）开启冷却水管对挤压式锻造头进行冷却；

4）开启感应线圈，对挤压材料进行加热，加热温度至0.75～0.9Tm；

5）开启螺杆式传动器，推动活塞杆向下运动，使得挤压活塞挤压材料从挤压式锻造头

的底部挤出，按照轨迹逐行、逐层的铺覆到预制坯上；

6）开启振动器，使得挤压式锻造头上下以固定振幅振动，挤压式锻造头的底部对刚刚

铺覆的金属进行锻造加工，从而逐行、逐层成形出具有锻造组织的预制坯：

7）将预制坯进行数控加工和表面处理，加工出最终零件。

挤压式锻造头安装在数控加工系统的机架上。

实施例2

如图2-3所示，一种基于真空感应加热的成形装置，包括装置本体，装置本体包括真空室1，真空室1内设置有锻造装置和感应线圈7，锻造装置内设置有冷却装置，锻造装置的底部设置有预制坯8，锻造装置上还设置有分瓣式铜坩埚10，分瓣式铜坩埚10位于感应线圈7的内侧。

锻造装置包括挤压式锻造头3，挤压式锻造头3的上部设置有振动器2，振动器2的下部连接有螺杆式传动器4，螺杆式传动器4之间设置有活塞杆5，活塞杆5的底部连接有挤压活塞9；冷却装置为冷却水管6。

也可采用阵列式挤压，每一个挤压式锻造头3设置一个感应线圈7。

一种基于真空感应加热的成形方法，包括如下步骤，

1）在挤压式锻造头中加入挤压材料；

2）将真空室真空度抽至1.0×10^-3Pa；

3）开启冷却水管对挤压式锻造头进行冷却；

4）开启感应线圈，通过分瓣式铜坩埚对挤压材料进行加热，加热温度至0.75～0.9Tm；

5）开启螺杆式传动器，推动活塞杆向下运动，使得挤压活塞挤压材料从挤压式锻造头

的底部挤出，按照轨迹逐行、逐层的铺覆到预制坯上；

6）开启振动器，使得挤压式锻造头上下以固定振幅振动，挤压式锻造头的底部对刚刚

铺覆的金属进行锻造加工，从而逐行、逐层成形出具有锻造组织的预制坯；

7）将预制坯进行数控加工和表面处理，加工出最终零件。

挤压式锻造头可以安装在机器手上。

实施例3

如图2-3所示，一种基于真空感应加热的成形装置，包括装置本体，装置本体包括真空室1，真空室1内设置有锻造装置和感应线圈7，锻造装置内设置有冷却装置，锻造装置的底部设置有预制坯8，锻造装置上还设置有分瓣式铜坩埚10，分瓣式铜坩埚10位于感应线圈7的内侧。

锻造装置包括挤压式锻造头3，挤压式锻造头3的上部设置有振动器2，振动器2的下部连接有螺杆式传动器4，螺杆式传动器4之间设置有活塞杆5，活塞杆5的底部连接有挤压活塞9；冷却装置为冷却水管6。

也可采用阵列式挤压，每一个挤压式锻造头3设置一个感应线圈7。

一种基于真空感应加热的成形方法，包括如下步骤，

1）在挤压式锻造头中加入挤压材料；

2）将真空室真空度抽至1.0×10^-3Pa；

3）开启冷却水管对挤压式锻造头进行冷却；

4）开启感应线圈，通过分瓣式铜坩埚对挤压材料进行加热，加热温度至0.9～1.1Tm；

5）开启螺杆式传动器，推动活塞杆向下运动，使得挤压活塞挤压材料从挤压式锻造头

的底部挤出，按照轨迹逐行、逐层的铺覆到预制坯上；

6）开启振动器，使得挤压式锻造头上下以固定振幅振动，挤压式锻造头的底部对刚刚

铺覆的金属进行锻造加工，从而逐行、逐层成形出具有锻造组织的预制坯；

7）将预制坯进行数控加工和表面处理，加工出最终零件。

挤压式锻造头可以安装在机器手上。

实施例4

如图4-5所示，一种基于真空感应加热的成形装置，包括装置本体，装置本体包括真空室1，真空室1内设置有锻造装置和感应线圈7，锻造装置内设置有冷却装置，锻造装置的底部设置有预制坯8。

锻造装置包括锻造头11，锻造头11的上部设置有振动器2，振动器2的内部设置有连

接待感应线圈熔炼的金属棒材的棒材传动器12，冷却装置为冷却水管6。

一种基于真空感应加热的成形方法，包括如下步骤，

8）在锻造头中加入金属棒材；

9）将真空室真空度抽至1.0×10^-3Pa；

10）开启冷却水管对锻造头进行冷却；

11）开启感应线圈，对金属棒材的底部进行加热至熔化状态，形成金属熔滴滴下后铺覆到预制坯上；

12）开启棒材传动器，推动金属棒材向下运动；

13）开启振动器，使得锻造头上下以固定振幅振动，锻造头的底部对刚刚铺覆的金属进行锻造加工，从而逐行、逐层成形出具有锻造组织的预制坯；

14）将预制坯进行数控加工和表面处理，加工出最终零件。

前述感应线圈为高频感应加热线圈。

实施例5

如图6-7所示，一种基于真空感应加热的成形装置，包括装置本体，装置本体包括真空室1，真空室1内设置有分瓣式铜坩埚10，分瓣式铜坩埚10的坩埚壁内设置有坩埚水冷套17，分瓣式铜坩埚10的顶部设置有用于加入金属熔体的加料口16，分瓣式铜坩埚10的底部设置有坩埚喷孔18，坩埚喷孔18上与金属熔体接触的侧壁上形成有金属凝壳21，坩埚喷孔18的坩埚壁内设置有喷孔水冷套20，分瓣式铜坩埚10的外部设置有分段式感应线圈，分段式感应线圈为用于对金属熔体进行感应加热，同时对金属熔体施加向下的作用力使金属熔体经由坩埚喷孔18流出的第一段感应线圈13，用于对金属熔体进行感应加热，对金属熔体进行熔炼的第二段感应线圈14，缠绕在坩埚喷孔18的周围，用于对流经坩埚喷孔18的金属进行加热形成金属熔体使其保持流体状体的第三段感应线圈15，分瓣式铜坩埚10的下部设置有预制坯8，预制坯8上设置有热机械加工头19。

一种基于真空感应加热的成形方法，包括如下步骤：

1）经由加料口向分瓣式铜坩埚中加入金属熔体；

2）将真空室真空度抽至1.0×10^-3Pa：

3）开启第二段感应线圈，对金属熔体进行熔炼；

4）开启第一段感应线圈和第三段感应线圈，使金属熔体经由坩埚喷孔流出，通过控制第三段感应线圈的加热功率和喷孔水冷套中冷却水流量调节金属凝壳的厚度，实现对经由坩埚喷孔流出金属熔体的流量控制；

5）分瓣式铜坩埚和热机械加工头可放置在一个数控的滑轨上，在数控程序的控制下，感应分瓣式铜坩埚的坩埚喷孔按照设定的轨迹进行行走，同时喷出金属熔体，逐层沉积在预制坯上，对铺覆的金属材料进行热机械加工，将刚刚铺覆后的熔滴中的铸态组织打碎，细化晶粒，热机械加工为轧制、锻造、搅拌、超声振动中的任一种，也可以为局部剧烈塑性变形的任何加工方式的任一种；

6）将经过加工的预制坯进行数控加工和表面处理的处理，加工出最终零件。

实施例6

如图8所示，一种基于真空感应加热的成形装置，包括装置本体，装置本体包括真空室1，真空室1内设置有分瓣式铜坩埚10，分瓣式铜坩埚10的坩埚壁内设置有坩埚水冷套17，分瓣式铜坩埚10的顶部设置有用于加入金属熔体的加料口16，分瓣式铜坩埚10的底部设置有坩埚喷孔18，坩埚喷孔18上与金属熔体接触的侧壁上形成有金属凝壳21，坩埚喷孔18的坩埚壁内设置有喷孔水冷套20，分瓣式铜坩埚10的外部设置有分段式感应线圈，分段式感应线圈为用于对金属熔体进行感应加热，同时对金属熔体施加向下的作用力使金属熔体经由坩埚喷孔18流出的第一段感应线圈13，用于对金属熔体进行感应加热，对金属熔体进行熔炼的第二段感应线圈14，缠绕在坩埚喷孔18的周围，用于对流经坩埚喷孔18的金属进行加热形成金属熔体使其保持流体状体的第三段感应线圈15，分瓣式铜坩埚10的下部设置有预制坯8，预制坯8上方设置有环形锻造头22。

一种基于真空感应加热的成形方法，包括如下步骤：

1）经由加料口向分瓣式铜坩埚中加入金属熔体；

2）将真空室真空度抽至1.0×10^-3Pa：

3）开启第二段感应线圈，对金属熔体进行熔炼；

4）开启第一段感应线圈和第三段感应线圈，使金属熔体经由坩埚喷孔流出，通过控制第三段感应线圈的加热功率和喷孔水冷套中冷却水流量调节金属凝壳的厚度，实现对经由坩埚喷孔流出金属熔体的流量控制，当减小第三段感应线圈的感应加热功率，提高喷孔水冷套冷却水流量，使金属凝壳的厚度增加，当第三段感应线圈感应加热功率降低到0时，金属凝壳的厚度会将坩埚喷孔中的小孔完全堵塞；

5）在数控程序的控制下，感应分瓣式铜坩埚的坩埚喷孔按照设定的轨迹进行行走，同时喷出金属熔体，逐层沉积在预制坯上，对铺覆的金属材料通过环形锻造头进行锻造加工，从而弥合缺陷、改善组织状态；

6）将经过加工的预制坯进行数控加工和表面处理的处理，加工出最终零件。

本发明适用于制造各种航空航天用钛合金和钛铝合金、铝合金和铝锂合金、高温合金、高强钢等材料的高性能零件

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (14)

1.一种基于真空感应加热的成形装置，包括装置本体，其特征在于：装置本体包括真空室，真空室内设置有锻造装置和感应线圈，锻造装置内设置有冷却装置，锻造装置的底部设置有预制坯。

2.如权利要求1所述的一种基于真空感应加热的成形装置，其特征在于：锻造装置包括挤压式锻造头，挤压式锻造头的上部设置有振动器，振动器的下部连接有螺杆式传动器，螺杆式传动器之间设置有活塞杆，活塞杆的底部连接有挤压活塞；

冷却装置为冷却水管。

3.如权利要求1或2所述的一种基于真空感应加热的成形装置，其特征在于：锻

造装置上还设置有分瓣式铜坩埚，分瓣式铜坩埚位于感应线圈的内侧。

4.如权利要求3所述的一种基于真空感应加热的成形装置，其特征在于：锻造装

置包括锻造头，锻造头的上部设置有振动器，振动器的内部设置有连接待采用分瓣式铜坩埚熔炼或采用分瓣式铜坩埚加热后挤压的金属棒材的棒材传动器。

5.如权利要求1所述的一种基于真空感应加热的成形装置，包括装置本体，其特征在于装置本体包括真空室，真空室内设置有锻造装置和感应线圈，锻造装置内设置有冷却装置，锻造装置的底部设置有预制坯。

6.如权利要求5所述的一种基于真空感应加热的成形装置，其特征在于：锻造装置包括锻造头，锻造头的上部设置有振动器，振动器的内部设置有连接待感应线圈熔炼的金属棒材的棒材传动器，冷却装置为冷却水管。

7.如权利要求1所述的一种基于真空感应加热的成形装置，其特征在于：真空室

内设置有分瓣式铜坩埚，分瓣式铜坩埚的坩埚壁内设置有冷却装置，分瓣式铜坩埚的顶部设置有用于加入金属熔体的加料口，分瓣式铜坩埚的底部设置有坩埚喷孔，分瓣式铜坩埚的外部设置有分段式感应线圈，分瓣式铜坩埚的下部设置有预制坯，预制坯上设置有热机械加工头；

冷却装置为坩埚水冷套。

8.如权利要求7所述的一种基于真空感应加热的成形装置，其特征在于：分段式感应线圈为用于对金属熔体进行感应加热，同时对金属熔体施加向下的作用力使金属熔体经由坩埚喷孔流出的第一段感应线圈；

用于对金属熔体进行感应加热，对金属熔体进行熔炼的第二段感应线圈；

缠绕在坩埚喷孔的周围，用于对流经坩埚喷孔的金属进行加热形成金属熔体使其保持流体状体的第三段感应线圈；

预制坯上方设置有环形锻造头；

坩埚喷孔上与金属熔体接触的侧壁上形成有金属凝壳，坩埚喷孔的坩埚壁内设置有喷孔水冷套。

9.一种基于真空感应加热的成形方法，其特征在于：包括如下步骤，

在锻造装置中加入挤压材料；

将真空室真空度抽至1.0×10^-3Pa；

开启冷却水管对锻造装置进行冷却；

开启感应线圈，对挤压材料进行加热，加热温度至0.75～1.1Tm；

开启螺杆式传动器，推动活塞杆向下运动，使得挤压活塞挤压材料从锻造装置的底

部挤出，按照轨迹逐行、逐层的铺覆到预制坯上；

开启振动器，使得挤压式锻造头上下以固定振幅振动，锻造装置的底部对刚刚铺覆

的金属进行锻造加工，从而逐行、逐层成形出具有锻造组织的预制坯；

将预制坯进行数控加工和表面处理，加工出最终零件。

10.如权利要求9所述的一种基于真空感应加热的成形方法，其特征在于：挤压材料

原始形状为棒状或长方体状，经过挤压后得形状为棒状或长方体状。

11.如权利要求9所述的一种基于真空感应加热的成形方法，其特征在于：开启感

应线圈，通过分瓣式铜坩埚对挤压材料进行加热，加热温度至0.75~1.1Tm；

锻造装置为挤压式锻造头或锻造头中的任一种。

12.一种基于真空感应加热的成形方法，其特征在于：包括如下步骤，

在锻造头中加入金属棒材；

将真空室真空度抽至1.0×10^-3Pa；

开启冷却水管对锻造头进行冷却；

开启感应线圈，对金属棒材的底部进行加热至熔化状态，形成金属熔滴滴下后铺覆到预制坯上；

开启棒材传动器，推动金属棒材向下运动；

开启振动器，使得锻造头上下以固定振幅振动，锻造头的底部对刚刚铺覆的金属进行锻造加工，从而逐行、逐层成形出具有锻造组织的预制坯；

将预制坯进行数控加工和表面处理，加工出最终零件；

前述感应线圈为高频感应加热线圈。

13.一种基于真空感应加热的成形方法，其特征在于：包括如下步骤，

1）经由加料口向分瓣式铜坩埚中加入金属熔体；

2）将真空室真空度抽至1.0×10^-3Pa：

3）开启第二段感应线圈，对金属熔体进行熔炼；

4）开启第一段感应线圈和第三段感应线圈，使金属熔体经由坩埚喷孔流出，通过控制第三段感应线圈的加热功率和喷孔水冷套中冷却水流量调节金属凝壳的厚度，实现对经由坩埚喷孔流出金属熔体的流量控制；

5）在数控程序的控制下，感应分瓣式铜坩埚的坩埚喷孔按照设定的轨迹进行行走，同时喷出金属熔体，逐层沉积在预制坯上，对铺覆的金属材料进行加工；

6）将经过加工的预制坯进行数控加工和表面处理，加工出最终零件。

14.如权利要求13所述的一种基于真空感应加热的成形方法，其特征在于：对铺覆的金属材料进行加工为热机械加工，热机械加工为轧制、锻造、搅拌、超声振动或局部剧烈塑性变形的任何加工方式的任一种；

对铺覆的金属材料进行加工为环形锻造头进行锻造加工。