微区半固态增材制造方法技术

本发明专利技术提出的微区半固态增材制造方法，主要解决成形件的组织均匀性、性能可靠性、应力与变形、气孔和裂纹等问题。以棒条状材料作为耗材，采用高能束、电弧、电阻热等加热方式作用于耗材前端并使其处于固液两相共存的半固态，同时，在耗材上施加的旋转扭力和轴向推力对半固态金属进行强烈地剪切、搅拌和挤压等作用，也即进行无模半固态流变成形。耗材以这种方式连续向底层金属过渡并与之形成冶金结合，按离散化切片处理后的规划路径重复该堆积过程即可形成特定形状的实体件或堆积层。本发明专利技术操作工艺简单，制件性能优良，克服了传统增材制造的诸多缺陷，在大型构件的成形、受损零件修复和复合材料制备方面应用前景广阔。

Manufacturing method of microzone semi-solid material increase

The invention provides a micro area semi-solid material increasing manufacturing method, which mainly solves the problems of structural uniformity, performance reliability, stress and deformation, porosity and crack. The bar strip material as material, using effect of high energy beam, arc, heat resistance and other heating methods in front of supplies which are semi solid, and solid-liquid two-phase coexistence, applied on supplies rotation torque and axial thrust of semi-solid metal was strongly shearing, stir extrusion effect, namely mouldless semi solid rheoforming. In this way, consumables transfer to the underlying metal continuously and form metallurgical combination. According to the planning path after discrete slice processing, the stacking process can be repeated to form a specific entity or accumulation layer. The invention has the advantages of simple operation process and excellent performance, and overcomes many defects of traditional incremental manufacturing, and has broad application prospects in the forming of large components, repair of damaged parts and preparation of composite materials.

【技术实现步骤摘要】
微区半固态增材制造方法
本专利技术涉及金属增材制造
，特别提供了一种具有金属半固态加工性质的金属增材制造方法。
技术介绍
现有金属增材制造技术中，由于多重非平衡热物理过程和冶金过程导致构件组织、性能均匀性和稳定性差，变形与开裂倾向严重，易产生气孔、缩孔与未熔合等缺陷，这些存在的问题严重影响增材制件的服役性能，同时也给增材制造技术的发展和推广带来了很大的困难。通常解决气孔等缺陷需进行后致密化处理：通常为热等静压处理；调控显微组织形貌则通过热处理的方法解决；针对残余应力和工件变形则采用预热、热处理、优化工艺路线、复合外场(如喷丸、电磁场、超声)等方法解决。这些方法虽能在一定程度上缓解上述存在问题，但需要专门的设备，需额外的工序，操作不便，影响加工效率，对于某些大尺寸的构件甚至无法处理或耗费极大。总之，这些方法都在一定程度上减轻了这些缺陷的程度，但并没有根本性地解决问题。
技术实现思路
本专利技术目的在于提供一种对金属凝固过程进行外部强烈干预的增材制造方法，主要是指在凝固过程中对处于固液两相共存的半固态金属进行强烈机械力作用使其由传统的枝晶生长模式转变为等轴晶细晶生长模式，同时机械力可消本文档来自技高网...

【技术保护点】
微区半固态增材制造方法，其特征在于：以棒、条状材料作为增材制造的消耗材料，以下简称耗材，工作时卡爪带动耗材以200rpm～10000rpm的速度旋转并给耗材施加10N～2000N的轴向推力，热源辐照耗材前端面使其局部加热至液态或半固态，在紧跟的冷却凝固过程中，这些耗材端部的热态金属在轴向推力、旋转扭力以及基材或堆积层反作用力的作用下经历了搅拌、挤压作用形成无模半固态流变加工组织；耗材以0.1mm/min～2m/min的消耗速度向前均匀推送以及耗材按离散切片生成的运动路径以0.1mm/min～4m/min的速度移动形成连续堆积层，重复该堆积过程形成成形体；热源包括激光束、电子束、等离子束，电弧、...

【技术特征摘要】
1.微区半固态增材制造方法，其特征在于：以棒、条状材料作为增材制造的消耗材料，以下简称耗材，工作时卡爪带动耗材以200rpm～10000rpm的速度旋转并给耗材施加10N～2000N的轴向推力，热源辐照耗材前端面使其局部加热至液态或半固态，在紧跟的冷却凝固过程中，这些耗材端部的热态金属在轴向推力、旋转扭力以及基材或堆积层反作用力的作用下经历了搅拌、挤压作用形成无模半固态流变加工组织；耗材以0.1mm/min～2m/min的消耗速度向前均匀推送以及耗材按离散切片生成的运动路径以0.1mm/min～4m/min的速度移动形成连续堆积层，重复该堆积过程形成成形体；热源包括激光束、电子束、等离子束，电弧、电阻热、感应加热或火焰。2.根据权利要求1所述的半固态增材制造方法，其特征在于：电弧为TIG、MIG或CMT。3.根据权利要求1所述的半固态增材制造方法，其特征在于：耗材形式是棒、条状材料，截面形状是实心圆、空心圆、矩形、多边形；耗材为一根或多根并排排列；耗材单根长度5cm～600cm,一...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨武雄，邹江林，徐洁洁，肖荣诗，
申请(专利权)人：北京工业大学，
类型：发明
国别省市：北京,11