一种金属复合产品结合界面定位方法技术

本发明专利技术公开了一种金属复合产品结合界面定位方法，属于增材制坯辅助材料技术领域。复合后毛坯的结合界面位置不易定位，导致复合效果不易评定。本发明专利技术在初始坯料中添加中间夹层，中间夹层用于定位初始坯料的结合界面位置；所述结合界面定位方法包括：S1.准备初始坯料和中间夹层；S2.对初始坯料及中间夹层进行加工；S3.对加工后的坯料及中间夹层进行表面清洁；S4.对坯料及中间夹层进行组坯、焊接，得到复合坯；S5.对复合坯中各坯料之间的结合界面进行抽真空；S6.对复合坯进行热压加工，得到一体化复合坯；S7.利用所述中间夹层进行结合界面定位。本发明专利技术可用于大型金属复合产品结合界面的准确定位。

A positioning method for bonding interface of metal composite products

The invention discloses a method for locating the bonding interface of metal composite products, which belongs to the technical field of auxiliary materials for billet making. The bonding interface position of the composite blank is difficult to locate, which leads to the difficulty in evaluating the bonding effect. The invention adds intermediate interlayer in the initial billet, and the intermediate interlayer is used to locate the bonding interface position of the initial billet. The bonding interface positioning method includes: S1. Preparing the initial billet and intermediate interlayer; S2. Processing the initial billet and intermediate interlayer; S3. Cleaning the surface of the processed billet and intermediate interlayer; S4. Grouping and welding the billet and intermediate interlayer to obtain the bonding interface position. To the composite blank; S5. Vacuum the bonding interface between the billets in the composite blank; S6. Hot pressing the composite blank to obtain an integrated composite blank; S7. Position the bonding interface using the intermediate interlayer. The invention can be used for accurate positioning of the bonding interface of large metal composite products.

【技术实现步骤摘要】
一种金属复合产品结合界面定位方法
本专利技术属于增材制坯辅助材料
，尤其涉及一种金属复合产品结合界面定位方法。
技术介绍
大型金属产品用真空封装增材制坯的方法是指用多层加工洁净的大型金属坯料经堆垛后真空封焊，制备出坯料间结合界面处为真空状态的大型整体复合坯的方法。该复合坯经后续热压力复合后而形成一体化复合坯，从而替代大型铸锭，并经后续热压力加工，制备所需热压力加工毛坯产品。该制坯方法可以替代“大型铸锭生产大型锻件”的传统生产模式，解决大型锻件缩松、缩孔、偏析等质量问题。同时，该复合制坯技术也可用于异种材质复合坯的增材复合。因此，具有明显的优越性，可替代传统大型铸锭，且与电渣产品相媲美。由于增材复合制坯技术可适用于生产各种形状的高品质大型金属产品，如轴类件、饼类件、板类件、环类件、筒类件、异形件等，产品材质可为合金钢、不锈钢、镍基合金、钛合金等众多材质，可广泛应用于核电、火电、水电、风电、石化、海工、造船等众多军民两用领域，由于该方法结构灵活，质量稳定，可实现智能化、工程化、批量化应用，节省能源，具有重要的经济效益，市场前景广阔。但对于大型化热压复合后的一体化复合坯的复合效果不易评定，往往需要进行大量的解剖工作，尤其是多层大型产品件，其解剖后得到的评定数值是否能够代表结合界面处的性能很难确定，因此，直接制约了增材复合制坯技术的广泛推广与应用，迫切需要一种合适的方法准确定位复合后毛坯的结合界面位置，并进行合理的性能评价，从而确定热压增材复合的效果。
技术实现思路
鉴于以上分析，本专利技术旨在提供一种金属复合产品结合界面定位方法。采用在复合坯局部位置添加中间夹层的方法，可以准确定位毛坯复合后的结合界面位置，同时不影响整体复合效果。本专利技术的目的主要是通过以下技术方案实现的：一种金属复合产品结合界面定位方法，在初始坯料中添加中间夹层，所述中间夹层用于定位初始坯料的结合界面位置；结合界面定位方法包括以下步骤：S1.准备初始坯料和中间夹层；S2.对初始坯料及中间夹层进行加工；S3.对加工后的坯料及中间夹层进行表面清洁；S4.对坯料及中间夹层进行组坯、焊接，得到复合坯；S5.对复合坯中各坯料之间的结合界面进行抽真空；S6.对复合坯进行热压加工，得到一体化复合坯；S7.利用所述中间夹层进行结合界面定位。进一步的，中间夹层初始厚度为0.1～1mm。进一步的，中间夹层材质与所述初始坯料材质不同。进一步的，中间夹层材质为镍或铁。进一步的，中间夹层非连续的设置在初始坯料结合表面。进一步的，S2中，对初始坯料及中间夹层进行表面加工，去除表面氧化皮，且使结合表面粗糙度小于等于3.2μm。进一步的，S5中，抽真空后复合坯密封腔内部真空度≤0.1Pa。进一步的，S2中，当初始坯料大于两层时，所述初始坯料设置连通结合界面的连通气孔。进一步的，连通气孔直径为10mm。进一步的，所述连通气孔处于初始坯料的同一位置。与现有技术相比，本专利技术有益效果如下：1)本专利技术提供了一种金属复合产品结合界面定位方法，即在增材复合制坯技术的基础上，在初始坯料局部添加一层具有较好高温延展性的镍箔或铁箔或其他洁净薄箔，后续解剖后易于辨识结合界面，易于复合坯整体结合界面的分布与走向的判断。后期，可依据金属流动规律，根据产品性能评价及取样位置的需求，利用变形模拟仿真设计指导镍箔放置位置和后续解剖定位。2)在两层坯料的结合界面处局部位置添加中间夹层；一方面该中间夹层易变形，且不影响产品界面结合性能；另一方面，局部添加中间夹层，复合坯经后续解剖加工与腐蚀后，易于判断结合界面位置以及复合坯结合界面整体走向分布。3)不需要进行大量解剖工作，提升了复合产品件性能评价的可信性，节省解剖分析的费用，节省成本，有利于复合制坯技术的推广与应用。本专利技术的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分可从说明书中变得显而易见，或者通过实施本专利技术而了解。本专利技术的目的和其他优点可通过在所写的说明书以及权利要求书中所特别指出的结构来实现和获得。附图说明附图仅用于示出具体实施例的目的，而并不认为是对本专利技术的限制，在整个附图中，相同的附图标记表示相同的部件。图1复合坯组装示意图；图2Q345R/NM360一体化复合坯不含Ni箔时界面组织形貌；图3Q345R/NM360一体化复合坯含Ni箔时界面组织形貌；图4实施例3热模拟第1步变形情况；图5实施例3热模拟第186步变形情况；图6实施例3热模拟第954步变形情况。附图标记：1-初始坯料；2-中间夹层；3-结合界面；4-焊缝；5-抽气小孔；6-连通气孔；7-界面镍箔。具体实施方式以下结合具体实施例对一种金属复合产品结合界面定位方法作进一步的详细描述，这些实施例只用于比较和解释的目的，本专利技术不限定于这些实施例中。本专利技术提供了一种金属复合产品结合界面定位方法，步骤包括：S1.准备初始坯料1和中间夹层2：初始坯料1可以是同种材料，也可以是异种材料，可采用锻坯、铸坯、轧坯或热轧厚板等，切割加工至所需形状及尺寸，如正方体状、长方体状、圆柱体状、环形状等众多规则形状，每层初始坯料1形状相同。中间夹层2可为纯镍、纯铁等材质薄箔，夹层初始厚度为0.1～1mm，若夹层厚度小于0.1mm时，经热压变形后太薄不易观察；若夹层厚度大于1mm时，即使热变形80％压下量时，仍有0.2mm以上的厚度，可能会影响界面结合性能；夹层形状可为长方形、正方形、圆形、异形等；夹层形状及厚度尺寸可根据产品定位需要进行设置，不能影响产品的界面结合性能。中间夹层2材质要求不同于初始坯料1，具有较好的高温延展性，不易产生高温加工断裂，可随工件的热加工变形而产生均匀变形；且经后续腐蚀后，其腐蚀后颜色与复合坯基体存在明显差异，易于肉眼观察及后续微观组织观察；结合界面3中间夹层2设置的数量及放置位置，可依据实际产品件性能评价需求进行设计。S2.对初始坯料1及中间夹层2进行加工：对所用初始坯料1及中间夹层2进行表面加工，加工方式可采用铣床、磨床、砂带打磨、砂轮打磨、钢丝打磨、喷砂、酸洗、碱洗等众多方式，以有效去除原料表面氧化皮，保证结合表面粗糙度小于等于3.2μm，提高表面光洁度有利于后续表面的油污去除，同时在后续抽真空环节可大大减小密封孔隙尺寸及数量，提高抽真空质量。加工密封用焊接槽，每层坯料均需加工焊接槽，以用于真空焊接密封。在初始坯料1上的待焊部位加工并装配成一定几何形状的焊接槽，焊接槽坡口形状可为三角形、方形或梯形以及其它形状，以便焊接密封，坡口加工深度大于等于30mm，以保障后续热加工操作，防止开裂；当多于两层初始坯料1复合时，处于中间的坯料均需加工一处Ф10mm的连通气孔6，用于连通多个界面，以便多个界面同时抽真空，同时只须设置一处外接真空设备的抽气小孔5，保障复合坯内部空腔真空度。S3.对加工后的坯料及中间夹层进行表面清洁：：采用酒精、丙酮等有机溶剂对初始坯料1的结合表面、中间夹层2表面、焊接坡口等位置进行清洗，以便除油除污，并吹干，简单包装如薄膜覆盖以防止氧化和二次污染，表面清洁后放置时间不宜过长。S4.对坯料及中间夹层进行组坯、焊接，得到复合坯：将完成加工和清洁的初始坯料1和中间夹层2依次堆垛对齐放置，焊接后得到复合坯，复合坯设计符合热压加工高径比要求，防止热压加工失稳。焊接时先在本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种金属复合产品结合界面定位方法，其特征在于，在初始坯料中添加中间夹层，所述中间夹层用于定位初始坯料的结合界面位置；所述结合界面定位方法包括以下步骤：S1.准备初始坯料和中间夹层；S2.对初始坯料及中间夹层进行加工；S3.对加工后的坯料及中间夹层进行表面清洁；S4.对坯料及中间夹层进行组坯、焊接，得到复合坯；S5.对复合坯中各坯料之间的结合界面进行抽真空；S6.对复合坯进行热压加工，得到一体化复合坯；S7.利用所述中间夹层进行结合界面定位。

【技术特征摘要】
1.一种金属复合产品结合界面定位方法，其特征在于，在初始坯料中添加中间夹层，所述中间夹层用于定位初始坯料的结合界面位置；所述结合界面定位方法包括以下步骤：S1.准备初始坯料和中间夹层；S2.对初始坯料及中间夹层进行加工；S3.对加工后的坯料及中间夹层进行表面清洁；S4.对坯料及中间夹层进行组坯、焊接，得到复合坯；S5.对复合坯中各坯料之间的结合界面进行抽真空；S6.对复合坯进行热压加工，得到一体化复合坯；S7.利用所述中间夹层进行结合界面定位。2.根据权利要求1所述的金属复合产品结合界面定位方法，其特征在于，所述中间夹层初始厚度为0.1～1mm。3.根据权利要求1所述的金属复合产品结合界面定位方法，其特征在于，所述中间夹层材质与所述初始坯料材质不同。4.根据权利要求1所述的金属复合产品结合界面定位方法，其特征在于，所述中间夹层材质为镍或...

【专利技术属性】
技术研发人员：张心金，祝志超，刘会云，朱琳，
申请(专利权)人：天津重型装备工程研究有限公司，中国第一重型机械股份公司，
类型：发明
国别省市：天津,12