用于生产锻造产品和其它加工产品的方法技术

本公开涉及增材制造且平滑AM预成型件以配置用于下游处理(加工、锻造等等)的AM预成型件的不同实施例。

Method for producing forged products and other processed products

The disclosure relates to different embodiments of AM preforms manufactured with augmented materials and smoothed to be configured for downstream processing (processing, forging, etc.).

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于生产锻造产品和其它加工产品的方法相关申请的交叉引用本专利申请是2016年1月14申请的第62/278,753号美国临时专利申请的正式案且要求所述美国临时专利申请的优先权，所述美国临时专利申请以全文引用的方式并入本文中。
总的来说，本公开涉及增材制造金属部件的方法。更具体地说，本公开涉及增材制造且平滑AM预成型件以配置用于下游处理(加工、锻造等等)的AM预成型件的不同实施例。
技术介绍
金属产品可通过锻造操作形成各形状。为了锻造金属产品，若干连续冲模(平模和/或不同形状的冲模)可用于每个部分，其中第一个冲模中的平模或模腔设计成使锻造坯料变形为此特定冲模的配置所限定的第一形状，且其中使下一个冲模成形以执行坯料的锻造变形中的下一连续步骤等，直到最末冲模最终使锻造部分具有完全变形形状为止。参看第4,055,975号美国专利。
技术实现思路
概括地讲，本专利申请涉及改进的用于生产加工金属产品(例如锻造金属产品、其它类型的热加工和/或冷加工金属产品)的方法。在一个实施例中，一种方法包含使用增材制造来生产金属成形预成型件。在使用步骤(例如使用/通过增材制造生产金属成形预成型件)之后，金属成形预成型件可锻造为最终锻造产品。在一个实施例中，所述锻造步骤包括单个冲模锻造步骤。在一些实施例中，单个锻造步骤通过单个加热和锻造循环表示。在一些实施例中，锻造循环包含多次变形，变形之间无加热循环。在一些实施例中，加热循环表示在锻造变形步骤之前将材料加热到规定温度。(作为非限制性实例，锻压机很多时候在单个加热循环内具有多次变形。)在一个实施例中，金属预成型件包括钛、铝、镍、钢、不锈钢和铝化钛中的至少一种。在一个实施例中，金属成形预成型件可以是钛合金。举例来说，金属成形预成型件可包括Ti-6Al-4V合金。在另一实施例中，金属成形预成型件可以是铝合金。在又一实施例中，金属成形预成型件可以是镍合金。在又一实施例中，金属成形预成型件可以是钢和不锈钢中的一种。在另一实施例中，金属成形预成型件可以是金属基复合材料。在又一实施例中，金属成形预成型件可包括铝化钛。举例来说，在一个实施例中，钛合金可包含至少48wt.％的Ti和至少一种铝化钛相，其中所述至少一种铝化钛相选自由Ti3Al、TiAl以及其组合组成的组。在另一实施例中，钛合金包含至少49wt.％的Ti。在又一实施例中，钛合金包含至少50wt.％的Ti。在另一实施例中，钛合金包含5到49wt.％的铝。在又一实施例中，钛合金包含30到49wt.％的铝，且钛合金包括至少一些TiAl。在又一实施例中，钛合金包含5到30wt.％的铝，且钛合金包括至少一些Ti3Al。锻造步骤可包括将金属成形预成型件加热到坯料温度，且将金属成形预成型件引到已单独加热到所要温度的锻造冲模中，且使金属成形预成型件与锻造冲模接触。在一个实施例中，冲模可处于标称等于金属成形预成型件温度(例如等温锻造)的温度。在另一实施例中，当接触步骤开始时，锻造冲模温度可比坯料温度低至少10℉。在另一实施例中，当接触步骤开始时，锻造冲模温度可比坯料温度低至少25℉。在又一实施例中，当接触步骤开始时，锻造冲模温度可比坯料温度低至少50℉。在另一实施例中，当接触步骤开始时，锻造冲模温度比坯料温度低至少100℉。在又一实施例中，当接触步骤开始时，锻造冲模温度比坯料温度低至少200℉。在一个方面，最终锻造产品是发动机的部件。在一个实施例中，最终锻造产品是用于喷气发动机的叶片。在一个实施例中，最终锻造产品是运载工具(例如陆运、水运、空运以及其组合)的部件。在一个实施例中，最终锻造产品是运载工具的结构部件。在另一实施例中，最终锻造产品是结构航空部件(例如翼梁、翼肋、安装接头、窗框、起落架等)。在另一实施例中，最终锻造产品是陆上涡轮应用的结构部件。在另一实施例中，最终锻造产品是陆上和/或水上运载工具的部件。在另一实施例中，如下文所描述，最终锻造产品是发动机包容环。在另一方面，一种方法包括使用增材制造来生产金属成形预成型件，且与使用步骤同时或在使用步骤之后，通过以下中的至少一个来将金属成形预成型件加工成最终加工产品：(i)滚轧、(ii)环轧、(iii)环锻造、(iv)成形滚轧、(v)挤压以及(vi)其组合。在一个实施例中，所述加工为滚轧。在另一实施例中，所述加工为环轧。在又一实施例中，所述加工为环锻造。在另一实施例中，所述加工为成形滚轧。在又一实施例中，所述加工为挤压。在不受特定机制或理论束缚的情况下，认为生产用于这些工艺的增材制造坯料的一个此类原因是，实现(例如配置)用于滚轧、锻造或挤压操作的双合金或多合金起始坯料。在一些实施例中，使用常规坯料和起始坯料方法无法实现双合金或多合金起始坯料。在一些实施例中，当金属成形预成型件包含Ti-6Al-4V合金时，锻造步骤包括将金属成形预成型件加热到坯料温度，且使金属成形预成型件与锻造冲模接触。在这点上，接触步骤包括通过锻造冲模使金属成形预成型件变形。在一个实施例中，所述接触步骤包括通过锻造冲模使金属成形预成型件变形以在金属成形预成型件中实现0.05到1.10的真实应变。在另一实施例中，所述接触步骤包括通过锻造冲模使金属成形预成型件变形以在金属成形预成型件中实现至少0.10的真实应变。在又一实施例中，所述接触步骤包括通过锻造冲模使金属成形预成型件变形以在金属成形预成型件中实现至少0.20的真实应变。在另一实施例中，所述接触步骤包括通过锻造冲模使金属成形预成型件变形以在金属成形预成型件中实现至少0.25的真实应变。在又一实施例中，所述接触步骤包括通过锻造冲模使金属成形预成型件变形以在金属成形预成型件中实现至少0.30的真实应变。在另一实施例中，所述接触步骤包括通过锻造冲模使金属成形预成型件变形以在金属成形预成型件中实现至少0.35的真实应变。在另一实施例中，所述接触步骤包括通过锻造冲模使金属成形预成型件变形以在金属成形预成型件中实现不超过1.00的真实应变。在又一实施例中，所述接触步骤包括通过锻造冲模使金属成形预成型件变形以在金属成形预成型件中实现不超过0.90的真实应变。在另一实施例中，所述接触步骤包括通过锻造冲模使金属成形预成型件变形以在金属成形预成型件中实现不超过0.80的真实应变。在又一实施例中，所述接触步骤包括通过锻造冲模使金属成形预成型件变形以在金属成形预成型件中实现不超过0.70的真实应变。在另一实施例中，所述接触步骤包括通过锻造冲模使金属成形预成型件变形以在金属成形预成型件中实现不超过0.60的真实应变。在又一实施例中，所述接触步骤包括通过锻造冲模使金属成形预成型件变形以在金属成形预成型件中实现不超过0.50的真实应变。在另一实施例中，所述接触步骤包括通过锻造冲模使金属成形预成型件变形以在金属成形预成型件中实现不超过0.45的真实应变。如上文所提及，所述锻造步骤可包括将金属成形预成型件加热到坯料温度。在一个方面中，所述锻造步骤包括将金属成形预成型件加热到坯料温度。在一个方法中，将金属成形预成型件加热到850℃到978℃的坯料温度。在一个实施例中，将金属成形预成型件加热到至少900℃的坯料温度。在另一实施例中，将金属成形预成型件加热到至少950℃的坯料温度。在又一实施例中，将金属成形预成型件加本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种方法，包括：a.使用增材制造来生产金属成形预成型件，所述金属成形预成型件在表面中配置有指示增材制造构建的多个波纹；b.通过足以提供配置成用于进一步加工操作的可加工预成型件的能量源来平滑所述金属成形预成型件的所述表面上的所述多个波纹；以及c.将所述金属成形预成型件加工为最终锻造产品。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.01.14 US 62/278,7531.一种方法，包括：a.使用增材制造来生产金属成形预成型件，所述金属成形预成型件在表面中配置有指示增材制造构建的多个波纹；b.通过足以提供配置成用于进一步加工操作的可加工预成型件的能量源来平滑所述金属成形预成型件的所述表面上的所述多个波纹；以及c.将所述金属成形预成型件加工为最终锻造产品。2.根据权利要求1所述的方法，其中平滑包括：a.电子束平滑、闪光灯熔化、激光熔化、电弧熔化、激光烧蚀以及其组合。3.根据权利要求1所述的方法，其中平滑包括：a.打磨、喷砂、机械加工、研磨以及其组合。4.根据权利要求1所述的方法，其中所述金属成形预成型件配置有平滑外边缘。5.根据权利要求1所述的方法，其中使用增材制造来构建金属成形预成型件包含使用不基于粉末的增材制造工艺来构建金属成形预成型件。6.根据权利要求1所述的方法，其中平滑步骤包括使用第一组射束参数来增材制造金属成形预成型件，随后改变到配置成用于平滑的第二组射束参数，其中一组射束参数包括多个射束变量。7.根据权利要求6所述的方法，其中所述射束变量包含：射束大小、射束电流、行进速度、送丝速率、射束图案、扫描路径以及其组合。8.根据权利要求7所述的方法，其中所述第一组射束参数与所述第二组射束参数在至少一个射束变量上有所不同。9.根据权利要求8所述的方法，其中所述送丝速率在平滑期间为0。10.根据权利要求1所述的方法，包括在使用步骤之前利用所述能量源预加热基材。11.根据权利要求1所述的方法，其中使用增材制造步骤包括通过连续的构建计划来增材制造金属成形预成型件。12.根据权利要求1所述的方法，其中使用增材制造步骤包括通过连续的外部构建计划来增材制造金属成形预成型件。13.根据权利要求1所述的方法，其中用于使用步骤的所述能量源与用于平滑步骤的能量源相同。14.根据权利要求1所述的方法，其中平滑包括减小所述金属成形预成型件的所述表面的所测量部分的表面粗糙度。15.根据权利要求1所述的方法，其中平滑步骤包括减小沿着所述金属成形预成型件的所述表面的所测量部分的谷部的深度与宽度比率。16.根据权利要求1所述的方法，其中平滑步骤包括减小沿着所述金属成形预成型件的所测量部分利用蓝光扫描检测到的粗糙度。17.根据权利要求1所述的方法，其中平滑步骤包括：增大此部分的表面部分的温度以便促进不均匀表面部分的熔化。18.根据权利要求1所述的方法，其中平滑包含以下中的至少一种：熔化、软化和固结沉积的AM路径几何结构的至少一部分以便平滑所述金属成形预成型件的所述表面。19.根据权利要求1所述的方法，其中平滑包括利用能量源加热AM沉积物外部表面的至少一部分。20.根据权利要求1所述的方法，其中平滑包括加热单个珠粒深度的至少一部分。21.根据权利要求1所述的方法，其中平滑包括加热至少两个或更多个珠粒深度到所述金属成形预成型件中。22.根据权利要求1所述的方法，其中平滑步骤包括：a.将所述能量源从使用步骤中部署的所述能量源的第一射束大小散焦到用于平滑的第二射束大小；b.将所述射束光栅化为图案；以及c.在所述预成型件的所述表面上移动以影响所述表面的平滑。23.根据权利要求1所述的方法，其中加工步骤选自以下组成的组：a.锻造，b.滚轧，c....

【专利技术属性】
技术研发人员：G·佐藤，D·M·迈尔斯，B·H·博德利，
申请(专利权)人：奥科宁克公司，
类型：发明
国别省市：美国,US