复合增材制造技术在长管零件成型中的应用
2025-02-10 20:11
No.1338603357916635136
技术概要
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本技术涉及一种长管类零件的复合增材制造成形腔室装置及其成形方法。该装置包括箱体、基板、夹具导轨体和气囊夹具等组件。基板位于箱体顶部,与夹具导轨体相连,而气囊夹具则通过导轨体连接。该方法利用增材制造技术,结合气囊夹具的精确控制,实现长管零件的高效、精确成型。
背景技术
增材制造是一种新兴技术,通过将三维模型转为二维切片逐层成形,可实现复杂形状构件一体化制造,具有生产周期短、材料利用率高、数字化、自动化、个性化等优势,被认为是一种“变革性”的设计、制造一体化技术。其中,激光粉末床熔融(laser powder bedfusion,L-PBF)技术具有高精度、高质量、高致密度等优势,是金属增材制造领域最具代表性、应用最为广泛的技术之一,能够满足航空发动机和燃气轮机热端核心部件的复杂形状和高精度的技术要求。 以钛元素为基体,在其中加入其他元素的材料被称为钛合金。钛合金作为一种新型结构材料,被赋予优异的综合性能,如抗裂纹扩展和疲劳强度良好、比强度高和断裂韧性好、低温韧性和优异的耐腐蚀性。钛合金的最高工作温度可达550℃,在航空、航天、化工、造船和其他工业部门被广泛应用,例如TA18高强钛管用于液压管路系统,不仅能够满足较高的强度要求,还能满足航空航天等领域对构件轻量化的需求。 对于如图1所示的钛合金长管类零件,其直管部分长度超过40cm,其弯管部分结构复杂,传统制造方法会采用锻造毛坯+数控加工的复杂制造工艺流程,如文献《一种低成本钛合金薄壁管材的制备方法》,该工艺流程数控加工量大,材料利用率极低。而激光粉末床熔融技术的显著特点就是可以进行复杂形状零件的高精度制造且材料利用率高,但受限于传统增材设备对成形零件高度的限制,导致激光粉末床熔融技术不能一体成形如图1所示的钛合金长管类零件;同时,钛合金3D打印粉末的价格在800-900元/kg,即使使用激光粉末床熔融技术对钛合金长管类零件进行一体化成形,打印成本高昂。因此,针对类似于如图1所示的钛合金长管类零件,探索一种传统制造与增材制造相结合的增材复合制造成形方法,对于提高材料利用率、打破传统增材设备对成形零件高度的限制、降低制造成本和减少制造时间等具有重要意义。
实现思路
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该技术已申请专利,如用于商业用途,请联系技术所有人!
技术研发人员:
张琦  姜雨轩  王寅  陈宇凯  史鑫东  郭仲夏  尹佳伟
技术所属: 西安交通大学
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