一种深孔类零件的增减材复合成形方法技术

本发明专利技术涉及深孔类零件加工技术领域，尤其涉及一种深孔类零件的增减材复合成形方法，步骤如下：S1，利用激光送粉增材制造方法在基板或者表面上开展增材成形，获得增材毛坯；S2，减材加工；S3，清洗铣削表面和钻孔特征；S4，封堵清洗后的钻孔特征；S5，重复S1、S2、S3和S4直至整个深孔类零件的成形；S6，上表面和外表面的铣削加工。本发明专利技术通过分段式增材

【技术实现步骤摘要】
一种深孔类零件的增减材复合成形方法


[0001]本专利技术涉及深孔类零件加工
，具体为一种深孔类零件的增减材复合成形方法。

技术介绍

[0002]激光金属沉积Laser Metal Deposition(LMD)技术属于增材制造技术的一种，是在激光熔覆技术上发展而来的一种金属增材制造技术，通过激光能量熔化金属材料并快速凝固沉积来实现零件的成形。增减材复合制造技术是将增材制造与减材加工复合起来的一种加工技术，通过增材过程实现零件的成形，并通过铣削加工保证零件的加工精度和表面质量。相对于传统加工工艺，能够有效的缩短加工周期。
[0003]深孔一般指的是孔深和孔径之比大于200的孔。深孔加工的难点在于刀具细长，刚性差，强度低，在加工的过程中容易发生偏斜。将增减材复合制造技术用于具有深孔、内孔、内流道零件的加工过程，可实现此类零件的高效、高精度成形。
[0004]现有关于深孔类零件的加工一般采用深孔钻、钻铣等方法来加工。深孔钻的过程中容易发生偏移，导致孔不同心，而钻削过程中润滑液难以充分浸润孔内而导致散热困难、排屑难等问题，因此，对于长径比超过200，孔径小到1mm及以下的深孔加工工艺仍然是制造业待解决的难题。

技术实现思路

[0005]针对现有技术中存在的问题，本专利技术提供一种深孔类零件的增减材复合成形方法。
[0006]本专利技术是通过以下技术方案来实现：
[0007]一种深孔类零件的增减材复合成形方法，包括以下步骤：
[0008]S1，利用激光送粉增材制造方法在预处理后的基板或者表面上开展增材成形，获得增材毛坯；
[0009]S2，对增材件进行减材加工，获得铣削表面和具有钻孔特征的钻孔件；
[0010]S3，清洗铣削表面和钻孔特征；
[0011]S4，封堵清洗后的钻孔特征；
[0012]S5，依次重复S1、S2、S3和S4，直至获得成形的深孔类零件；
[0013]S6，对成形的深孔类零件的上表面和外表面进行铣削加工。
[0014]优选的，在S1中，预处理包括除油处理和清洗处理。
[0015]优选的，在S1中，增材毛坯的高度为20mm～50mm。
[0016]优选的，在S1中，在增材成形过程中，成形光斑直径2mm～3mm，激光功率为1000W～1800W，扫描速度300mm/min～600mm/min，搭接率30％～60％，送粉量7g/min～11g/min，沉积每层厚度为0.7mm～0.9mm。
[0017]优选的，在S2中，在减材加工过程中，先加工外表面，再采用钻削方式进行钻孔加
工。
[0018]优选的，在S4中，封堵钻孔特征的材料为颗粒填充物。
[0019]优选的，当钻孔特征的孔径大于3mm时，封堵钻孔特征后引入外部支撑片，外部支撑片位于颗粒填充物上方；之后采用点焊定位方式将外部支撑片与钻孔件进行固定。
[0020]优选的，在S6中，铣削加工时，先加工外表面，后加工上表面。
[0021]优选的，在铣削加工结束后，对成形的深孔类零件和基板整体进行去应力处理。
[0022]优选的，去应力处理时采用退火方式。
[0023]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
[0024]本专利技术提出的一种深孔类零件的增减材复合成形方法采用分段式增材
‑
减材交替进行的复合成形工艺方法，能够实现孔径1mm及以下，长径比200以上的深孔类零件的制造，解决此类零件的制造难题。
[0025]同时，在加工过程中不需要拆卸零件和重复定位，增材成形和减材加工可在一个设备上完成，显著提高加工精度和效率，实现深孔类零件的一体化制造。
[0026]进一步地，分段式的钻孔减材将深孔特征分解为常规孔加工，避免了深孔传统加工的轴心偏移和冷却不到位的问题。
[0027]进一步的，采用引入外部支撑的方式解决已钻孔位置的后续成形问题：对已成形孔特征采用颗粒物进行填充(废旧金属粉末或者砂砾)，填充颗粒物上覆订制支撑件。订制外部支撑件采用点焊工艺实现其与孔特征固定，使得新的增材工艺基准面平整，便于开展下一层增材成形。其中，外部支撑件在下一段钻孔加工过程中去除。
附图说明
[0028]图1为本专利技术一种深孔类零件的增减材复合成形方法的工艺图。
[0029]图2为本专利技术一种深孔类零件的增减材复合成形方法中首次增材成形时的示意图；
[0030]图3为本专利技术一种深孔类零件的增减材复合成形方法中首次减材加工时的示意图；
[0031]图4为本专利技术一种深孔类零件的增减材复合成形方法中再次增材成形时的示意图；
[0032]图5为本专利技术一种深孔类零件的增减材复合成形方法中再次减材加工时的示意图。
[0033]图6为本专利技术一种深孔类零件的增减材复合成形方法中成形零件的示意图。
具体实施方式
[0034]下面结合具体的实施例对本专利技术做进一步的详细说明，所述是对本专利技术的解释而不是限定。
[0035]本专利技术公开了一种深孔类零件的增减材复合成形方法，参照图1，包括以下步骤：
[0036]S1，利用激光送粉增材制造方法在预处理后的基板或者表面上开展增材成形，成形过程中的参数设置为成形光斑直径2mm～3mm，激光功率为1000W～1800W，扫描速度300mm/min～600mm/min，搭接率30％～60％，送粉量7g/min～11g/min，沉积每层厚度为
0.7mm～0.9mm，获得20mm～50mm增材毛坯。
[0037]预处理包括除油处理和清洗处理，即对基板吹砂，再经酒精或丙酮擦拭。
[0038]S2，对增材毛坯进行减材加工，即先加工外表面，再采用钻削方式进行钻孔加工，获得铣削表面和钻孔特征。例如，当增材毛坯为圆柱状时，先加工外圆柱面和端面，再在端面上进行钻孔加工。
[0039]S3，清洗铣削表面和钻孔特征，清洗时采用酒精或者丙酮擦拭。
[0040]S4，封堵清洗后的钻孔特征。
[0041]封堵时采用颗粒填充物(例如废旧金属粉末)进行封堵，当钻孔特征的孔径大于3mm时，封堵钻孔特征后引入外部支撑片，外部支撑片位于颗粒填充物上方；之后采用点焊定位方式将外部支撑片与钻孔件进行固定，以便于进行后序的增材成形。
[0042]S5，依次重复S1、S2、S3和S4，直至完成整个深孔类零件的成形。
[0043]S6，对成形的深孔类零件进行铣削加工(即先加工外表面，后加工上表面)。完成铣削加工后，整个深孔类零件和基板共同经退火去应力处理后即可进行切割。
[0044]实施例1
[0045]以薄壁深孔零件，成形材料为不锈钢，此零件竖直高度为600mm。所需加工的两种深孔特征：直径20mm孔均匀分布；直径3mm孔有4处，靠近外圆柱面，如图5所示。增材制造方法选择激光送粉增材制造方法。粉末为316L不锈钢粉末，参照图2，基板选用300
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种深孔类零件的增减材复合成形方法，其特征在于，包括以下步骤：S1，利用激光送粉增材制造方法在预处理后的基板或者表面上开展增材成形，获得增材毛坯；S2，对增材件进行减材加工，获得铣削表面和具有钻孔特征的钻孔件；S3，清洗铣削表面和钻孔特征；S4，封堵清洗后的钻孔特征；S5，依次重复S1、S2、S3和S4，直至获得成形的深孔类零件；S6，对成形的深孔类零件进行铣削加工。2.根据权利要求1所述的深孔类零件的增减材复合成形方法，其特征在于，在S1中，预处理包括除油处理和清洗处理。3.根据权利要求1所述的深孔类零件的增减材复合成形方法，其特征在于，在S1中，增材毛坯的高度为20mm～50mm。4.根据权利要求1所述的深孔类零件的增减材复合成形方法，其特征在于，在S1中，在增材成形过程中，成形光斑直径2mm～3mm，激光功率为1000W～1800W，扫描速度300mm/min～600mm/min，搭接率30％～60％，送粉量7g/min～11g/mi...

【专利技术属性】
技术研发人员：卢秉恒，彭娜，高洁，李勉，薛飞，
申请(专利权)人：西安增材制造国家研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：