【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于地井阀筒形阀体成形制造，特别涉及地井阀筒形阀体切屑旋挤摩擦半固态增材制造装置及工艺。
技术介绍
1、地井阀一般安装于停机坪加油管网末端，主要作用是与加油车接头对接实现航空煤油的通断控制，是完成飞机加油作业的重要设备。地井阀安装在地井阀筒形阀体中。箱体结构主要由内井筒、外井筒组成。外井筒与内井筒相互独立、互不干涉，有效防止因地面沉降和地震等自然灾害对供油管网的损坏。
2、传统的地井阀筒形阀体制造方法存在诸多缺陷。车削过程中存在大量材料切削浪费，金属纤维被切断，零件的机械性能降低。铸造无法充分拥有材料本身所能够达到的力学性能。锻造制造形状复杂构件存在着材料质量利用率低、成形载荷大等缺点；同时，较低的材料质量利用率又造成合金元素资源的浪费。在板料液压拉深工艺中，需要液压系统提供的流体压力高，这就为液压系统的设计提出了较高的要求。而且，现有的板料液压成形技术对于低塑性材料的研究较少。
3、目前，金属切屑经回收利用获得的基体材料仍需经过二次机械加工过程，以满足零件的形状、尺寸及精度要求。而且，金属切屑的应变能没有得到较好的应用。
技术实现思路
1、为克服上述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种地井阀筒形阀体切屑旋挤摩擦半固态增材制造装置及工艺，通过该工艺制备出拥有半固态球晶组织的高性能的地井阀筒形阀体。
2、为了达到上述目的，一方面，本专利技术提供了一种地井阀筒形阀体切屑旋挤摩擦半固态增材制造装置，包括u型框架和t型盘式双转子电机型凸
3、另一方面，本专利技术还提供了一种基于上述地井阀筒形阀体切屑旋挤摩擦半固态增材制造装置的制造工艺，包括以下步骤：
4、步骤1.将部分铝合金切屑碎料放入阀体下模的模具型腔，得到第一形态式铝合金切削碎料；接着，控制第一伺服电机和第二伺服电机工作并带动第一丝杠和第二丝杠转动，进而使得第一螺母电机复合机构和第二螺母电机复合机构带动t型盘式双转子电机型凸模竖直向下运动，同时，控制t型盘式双转子电机型凸模工作，使其产生“旋转运动”；然后，通过控制伺服转台转动使得与其固连的阀体下模产生与t型盘式双转子电机型凸模“反方向”的旋转运动；则t型盘式双转子电机型凸模竖直向下“旋转运动”与第一形态式铝合金切削碎料接触，对第一形态式铝合金切削碎料产生“旋挤摩擦”作用，而阀体下模同样会对第一形态式铝合金切削碎料产生“摩擦”作用，在“摩擦生热”效应下，第一形态式铝合金切削碎料被加热以制备出平均晶粒尺寸为30μm～50μm的半固态球晶材料铝合金坯料，进而获得第一层半固态球晶材料阀体筒壁，且“摩擦生热”过程中产生的废气通过通气孔排出；
5、步骤2.控制t型盘式双转子电机型凸模和伺服转台停止工作，同时，控制第一伺服电机和第二伺服电机工作并带动第一丝杠和第二丝杠反向转动，进而使得第一螺母电机复合机构和第二螺母电机复合机构带动t型盘式双转子电机型凸模竖直向上运动到步骤1的初始位置；
6、步骤3.重复步骤1和步骤2直至获得地井阀筒形阀体筒壁零件；
7、步骤4.控制第一螺母电机复合机构和第二螺母电机复合机构工作，带动t型盘式双转子电机型凸模旋转180°，确保超声振动式端面从t型盘式双转子电机型凸模的上侧变为下侧；
8、步骤5.将其余部分铝合金切屑碎料放入阀体下模的模具型腔，控制第一伺服电机和第二伺服电机工作并带动第一丝杠和第二丝杠转动，进而使得第一螺母电机复合机构和第二螺母电机复合机构带动t型盘式双转子电机型凸模竖直向下运动；接着，同时控制超声振动式端面与控制t型盘式双转子电机型凸模工作，使超声振动式端面产生“向下的振动、旋转运动”；则t型盘式双转子电机型凸模上的超声振动式端面竖直向下“振动、旋转运动”与第一形态式铝合金切削碎料接触，对第一形态式铝合金切削碎料产生“旋挤、振动摩擦”作用；在“摩擦生热”效应下，第一形态式铝合金切削碎料被加热并制备出平均晶粒尺寸为30μm～50μm的地井阀筒形阀体筒底半固态球晶坯料，并与已经制备出的地井阀筒形阀体筒壁零件实现半固态冶金连接，成形出地井阀筒形阀体零件；
9、步骤6.控制t型盘式双转子电机型凸模和伺服转台停止工作，同时，控制第一伺服电机和第二伺服电机工作并带动第一丝杠和第二丝杠反向转动，进而使得第一螺母电机复合机构和第二螺母电机复合机构带动t型盘式双转子电机型凸模9竖直向上运动到步骤1的初始位置；
10、步骤7.控制第二液压缸工作，将推杆顶出后，取出地井阀筒形阀体零件。
11、相对于现有技术，本专利技术将切屑层铺旋挤摩擦诱发半固态增材制造工艺用于制备地井阀筒形阀体具有以下优点：
12、1.将地井阀筒形阀体内外井筒一体制造，避免钻内外井筒装配时用的螺纹孔，避免内外井筒装配的麻烦过程。
13、2.充分利用切屑碎料原有的应变能、旋转挤压摩擦的应变能诱发半固态。通过摩擦升温，将切屑碎料加热到半固态温度，保持一段时间，利用切屑碎料的变形使材料内部存储的应变能，采用应变诱发法制备半固态坯料。
14、3.利用增材的方式制造地井阀筒形阀体，每层成形力小，而且半固态变形抗力低，半固态浆料已经释放了部分结晶潜热，对模具的热冲击减小，模具寿命提高。
15、4.多层依次旋转挤压摩擦半固态成形，成形过程彻底，因此成形件有较好的内部组织性能，强度高。旋转挤压通过增加变形切应力，加大切应变细化晶粒，从而提高材料性能。
16、5.增材制造是将材料逐层叠加的先进制造技术，制造自由度高、成形速度快，为一体式地井阀筒形阀体的制造提供了新的技术途径。
17、6.与传统的筒形件加工工艺相比，该半固态增材制造工艺能够节约生产成本，提高生产效率，可以加工形状复杂零件。成形零件材料晶粒细小而均匀，组织致密，具有较高的尺寸精度，缺陷少，强度高、有较好的内部组织性能。
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1.一种地井阀筒形阀体切屑旋挤摩擦半固态增材制造装置，其特征在于：包括U型框架和T型盘式双转子电机型凸模；U型框架1上侧固连有横梁，横梁的上侧分别固连有第一伺服电机和第二伺服电机，第一伺服电机和第二伺服电机的输出端分别固连有第一丝杠和第二丝杠，第一丝杠和第二丝杠上分别配合安装有第一螺母电机复合机构和第二螺母电机复合机构，T型盘式双转子电机型凸模的两端分别与第一螺母电机复合机构和第二螺母电机复合机构固连，T型盘式双转子电机型凸模的上端为超声振动式端面，T型盘式双转子电机型凸模的中间部位设置有通气孔；U型框架1的底部固连有第一液压缸，第一液压缸的上侧固连有伺服转台，伺服转台上侧固连有第二液压缸和阀体下模，第二液压缸上侧设置有推杆。
2.一种基于权利要求1所述的地井阀筒形阀体切屑旋挤摩擦半固态增材制造装置的制造工艺，其特征在于，包括以下步骤：
【技术特征摘要】
1.一种地井阀筒形阀体切屑旋挤摩擦半固态增材制造装置，其特征在于：包括u型框架和t型盘式双转子电机型凸模；u型框架1上侧固连有横梁，横梁的上侧分别固连有第一伺服电机和第二伺服电机，第一伺服电机和第二伺服电机的输出端分别固连有第一丝杠和第二丝杠，第一丝杠和第二丝杠上分别配合安装有第一螺母电机复合机构和第二螺母电机复合机构，t型盘式双转子电机型凸模的两端分别与第一螺母电机复合机构和...
【专利技术属性】
技术研发人员：裘爱东，杨光，王雨琛，杨晓，于慧洋，袁创锋，黄腾飞，马锋岗，张博，杜韩涛，
申请(专利权)人：中国航空油料集团有限公司，
类型：发明
国别省市：
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