一种铝合金的成形方法技术

本发明专利技术涉及一种铝合金的成形方法。所述方法包括：建立铝合金的三维模型，并对该三维模型进行剖分，根据剖分结果编制熔覆控制程序并加载到数控系统中；设置所述数控系统在基板上熔覆8-12层，从而形成基础熔覆层；重新设置所述数控系统在所述基础熔覆层上进行均匀稳定的成形，直至成形过程结束。本发明专利技术所述方法可以解决铝合金熔覆过程中容易产生裂纹的问题，可以制造出高品质的铝合金材料。

Forming method of aluminium alloy

The invention relates to an aluminum alloy forming method. The method includes: the establishment of 3D model Aluminum Alloy, and the 3D model is divided, according to the division result of preparation of cladding control program and loaded into the CNC system; set up the CNC system on the substrate 8-12 cladding layer, which formed the basis of the cladding layer; re set the CNC system the forming of uniform and stable on the basis of the cladding layer, until the end of the forming process. The method of the invention can solve the problem that cracks are easy to occur in the process of aluminum alloy cladding, and high quality aluminum alloy materials can be produced.

【技术实现步骤摘要】
一种铝合金的成形方法
本专利技术涉及铝合金
，主要涉及铝合金的成形方法。
技术介绍
铝合金是工业中应用最广泛的一类有色金属结构材料，在航空、航天、汽车、机械制造、船舶及化学工业中已大量应用。工业经济的飞速发展，对铝合金焊接结构件的需求日益增多，使铝合金的焊接性研究也随之深入。铝合金通常使用铜、锌、锰、硅、镁等合金元素，20世纪初由德国人AlfredWilm专利技术，对飞机发展帮助极大，一次大战后德国铝合金成分被列为国家机密。跟普通的碳钢相比有更轻及耐腐蚀的性能，但抗腐蚀性不如纯铝。在干净、干燥的环境下铝合金的表面会形成保护的氧化层。造成电偶腐蚀(Galvaniccorrosion)加速的情况有：铝合金与不銹钢接触的情况、其他金属的腐蚀电位比铝合金低或是在潮湿的环境下。如果铝和不銹钢要一同使用必须在有water-containingsystems或是户外安装两金属间电子或电解隔离。铝合金的成分需要向美国铝业协会(AluminiumAssociation，AA)注册。许多组织公布更具体制造铝合金的标准，包括美国汽车工程协会(SocietyofAutomotiveEngineers，SAE)特别是航空标准，还有美国材料试验协会(AmericanSocietyforTestingandMaterials，ASTM)。铝合金是工业中应用最广泛的一类有色金属结构材料，在航空、航天、汽车、机械制造、船舶铝合金及化学工业中已大量应用。随着近年来科学技术以及工业经济的飞速发展，对铝合金焊接结构件的需求日益增多，使铝合金的焊接性研究也随之深入。铝合金的广泛应用促进了铝合金焊接技术的发展，同时焊接技术的发展又拓展了铝合金的应用领域，因此铝合金的焊接技术正成为研究的热点之一。纯铝的密度小(ρ＝2.7g/cm3)，大约是铁的1/3，熔点低(660℃)，铝是面心立方结构，故具有很高的塑性(δ：32～40％，ψ：70～90％)，易于加工，可制成各种型材、板材。抗腐蚀性能好；但是纯铝的强度很低，退火状态σb值约为8kgf/mm2，故不宜作结构材料。通过长期的生产实践和科学实验，人们逐渐以加入合金元素及运用热处理等方法来强化铝，这就得到了一系列的铝合金。添加一定元素形成的合金在保持纯铝质轻等优点的同时还能具有较高的强度，σb值分别可达24～60kgf/mm2。这样使得其“比强度”(强度与比重的比值σb/ρ)胜过很多合金钢，成为理想的结构材料，广泛用于机械制造、运输机械、动力机械及航空工业等方面，飞机的机身、蒙皮、压气机等常以铝合金制造，以减轻自重。采用铝合金代替钢板材料的焊接，结构重量可减轻50％以上。但是，铝合金在室温下的塑性很差，加工成形非常困难，限制了该材料的工程化应用。为此，研究人员正积极发展其近净成形技术，如粉末冶金、精密铸造、定向凝固和激光熔化沉积等。激光熔覆技术是20世纪70年代随着大功率激光器的发展而兴起的一种新的表面改性技术，是指激光表面熔敷技术是在激光束作用下将合金粉末或陶瓷粉末与基体表面迅速加热并熔化，光束移开后自激冷却形成稀释率极低，与基体材料呈冶金结合的表面涂层，从而显著改善基体表面耐磨、耐蚀、耐热、抗氧化及电气特性等的一种表面强化方法[.如对60#钢进行碳钨激光熔覆后，硬度最高达2200HV以上，耐磨损性能为基体60#钢的20倍左右。在Q235钢表面激光熔覆CoCrSiB合金后，将其耐磨性与火焰喷涂的耐蚀性进行了对比，发现前者的耐蚀性明显高于后者.激光熔覆技术是一种经济效益很高的新技术，它可以在廉价金属基材上制备出高性能的合金表面而不影响基体的性质，降低成本，节约贵重稀有金属材料，因此，世界上各工业先进国家对激光熔覆技术的研究及应用都非常重视。应用于激光熔覆的激光器主要有二氧化碳激光器和固体激光器(主要包括碟片激光器，光纤激光器和二极管激光器，老式灯泵浦激光器由于光电转化效率低，维护繁琐等问题已逐渐淡出市场)。对于连续二氧化碳激光熔覆，国内外学者已做了大量研究.高功率固体激光器的研制发展迅速，主要用于有色合金表面改性。据文献报道，采用二氧化碳激光进行铝合金激光熔覆，铝合金基体在二氧化碳激光辐照条件下容易变形，甚至塌陷。固体激光器，特别是碟片激光器输出波长为1.06μm，较二氧化碳激光波长小1个数量级，因而更适合此类金属的激光熔覆。激光熔覆按送粉工艺的不同可分为两类：粉末预置法和同步送粉法。两种方法效果相似，同步送粉法具有易实现自动化控制，激光能量吸收率高，无内部气孔，尤其熔覆金属陶瓷，可以显著提高熔覆层的抗开裂性能，使硬质陶瓷相可以在熔覆层内均匀分布等优点。激光熔覆成形技术是在无需专用工装模具的情况下，通过高功率激光熔化同步输送的各种金属粉末，逐点逐层堆积来成形金属零件的过程。该技术采用增量生长的方式成形零件，可显著提高材料利用率，而且成形构件仅需最终精加工，能大大缩短零件制造和研制周期，提高研制效率，降低成本。另外，在一台设备上可进行多种材料和不同外形零件的制造，并可通过再编程方便地改变零件设计，具有很高的加工柔性，在由合金制造高性能零件的快速制备上具有广阔的开发应用前景。铝合金在激光熔化沉积过程中由于较高热应力的存在，极易发生开裂。据国内外报道，激光成形制造的铝合金制品尺寸有限，一般只有60mm左右，另外易裂的问题很难通过改变工艺参数来解决。铝合金基体在预热时容易发生开裂，为避免该问题所采用的工艺变得复杂。本专利技术通过调整初始熔覆层的成形工艺和对基板的预热工艺，制造了无裂纹的铝合金材料，并在掌握成形该合金工艺的基础上，制造出尺寸较大的铝合金样品。
技术实现思路
本专利技术针对现有技术中铝合金容易开裂的问题，采用了如下技术方案：本专利技术通过调整初始熔覆层的成形工艺和对基板的预热工艺来进行无裂纹铝合金激光立体成形，采用的具体技术方案如下：1.一种铝合金的成形方法，所述方法包括：(1)建立铝合金的三维模型，并对该三维模型进行剖分，根据剖分结果编制熔覆控制程序并加载到数控系统中；(2)将所述数控系统设置成控制送粉喷嘴的扫描速度为150-180米/小时，将送粉系统的送粉速度设定为9至12克/分钟，并且将熔覆控制程序中每层的剖分高度设定为0.15-0.25mm，在基板上熔覆8-12层，从而形成基础熔覆层；(3)再将送粉喷嘴的扫描速度调整为250-350米/小时，同时将送粉系统的送粉速度调整为8-12克/分钟，熔覆控制程序中每层的剖分高度调整为0.5-1.0mm，在所述基础熔覆层上进行均匀稳定的成形，直至成形过程结束。2.如技术方案1所述的方法，其特征在于：所述基板的材料为含钛的铝合金。3.如技术方案1或2所述的方法，其特征在于：所述基板的材料厚度为8-12mm。4.如技术方案1至3中任一项所述的方法，其特征在于：所述熔覆的成形室内的氧含量低于80ppm。5.如技术方案1至4中任一项所述的方法，其特征在于：首先在成形室内充入氩气以排除空气，氩气流量12-16升/分钟，当成型室内的氧含量约在1000ppm时，开启净化系统使氧含量低于100ppm。6.如技术方案1至5中任一项所述的方法，其特征在于：所述送粉系统采用的铝合金粉末的粒度约50-300目。7.如技术方案1所述的方法，其特征在于：形成所述基础熔覆本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种铝合金的成形方法，所述方法包括：(1)建立铝合金的三维模型，并对该三维模型进行剖分，根据剖分结果编制熔覆控制程序并加载到数控系统中；(2)将所述数控系统设置成控制送粉喷嘴的扫描速度为150‑180米/小时，将送粉系统的送粉速度设定为9至12克/分钟，并且将熔覆控制程序中每层的剖分高度设定为0.15‑0.25mm，在基板上熔覆8‑12层，从而形成基础熔覆层；(3)再将送粉喷嘴的扫描速度调整为250‑350米/小时，同时将送粉系统的送粉速度调整为8‑12克/分钟，熔覆控制程序中每层的剖分高度调整为0.5‑1.0mm，在所述基础熔覆层上进行均匀稳定的成形，直至成形过程结束。

【技术特征摘要】
1.一种铝合金的成形方法，所述方法包括：(1)建立铝合金的三维模型，并对该三维模型进行剖分，根据剖分结果编制熔覆控制程序并加载到数控系统中；(2)将所述数控系统设置成控制送粉喷嘴的扫描速度为150-180米/小时，将送粉系统的送粉速度设定为9至12克/分钟，并且将熔覆控制程序中每层的剖分高度设定为0.15-0.25mm，在基板上熔覆8-12层，从而形成基础熔覆层；(3)再将送粉喷嘴的扫描速度调整为250-350米/小时，同时将送粉系统的送粉速度调整为8-12克/分钟，熔覆控制程序中每层的剖分高度调整为0.5-1.0mm，在所述基础熔覆层上进行均匀稳定的成形，直至成形过程结束。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述基板的材料为含钛的铝合金。3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于：所述基板的材料厚度为8-12mm。4.如权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于：...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴复尧，吴海峰，王斌，刘黎明，
申请(专利权)人：航天特种材料及工艺技术研究所，
类型：发明
国别省市：北京,11