一种不规则形状钢部件的成形方法技术

本发明专利技术涉及一种不规则形状钢部件的成形方法，属于机械加工技术领域。采用铸造的方法，加工出坯料，然后采用热机械加工的方法，分别将坯料加工成坯材，然后采用排布、叠层、堆垛的方法将坯材放入热等静压包套中，经过封边焊、真空封装后支撑预制坯，将预制坯放入到热等静压炉中进行扩散连接，然后将包套去除，制备出不规则形状的钢部件。本发明专利技术方法可以用于制备各种合金成分、各种形状的高性能结构件，而且不需要大型的热机械加工设备，具有效率高和成本低的优点，适用于制备各种高强钢结构。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及，属于机械加工

技术介绍
在制备金属结构件时，例如高强钢结构，为了制备出高性能的零件，往往对铸造后的组织进行热机械加工，例如挤压、锻造、轧制等热机械加工，从而可以打碎原始铸造粗大的晶粒，使组织得到细化，从而得到高性能结构件。但是，传统的制备工艺对铸造后的预制坯进行热机械加工，一般需要大型的热机械加工设备，例如，挤压设备、锻造设备等，对于大尺寸的零件热机械加工还存在变形不均匀，造成组织、性能不均匀的问题。电子束、激光成形等增量成形技术也可以用来制备金属结构件，一般是采用熔丝、熔粉后，将其逐层铺覆来实现零件的成形，但是通过电子束、激光成形的零件一般是铸态组织，通过后续的热处理调控的难度较大，其中的一些缺陷很难通过后续热处理弥合。
技术实现思路
本专利技术的目的是提出，采用将热机械加工过程进行离散后，再通过扩散连接来制备钢结构件，提高不规则形状钢部件的生产效率，降低生产成本，并提高钢结构件的性能，以适用于制备各种高强钢结构。本专利技术提出的不规则形状的钢部件的成形方法，包括以下步骤(I)根据待加工钢部件的几何尺寸，将钢部件分割成多个尺寸相同的块状；(2)采用机械加工或铸造的方法，将钢材加工成长方体状原始坯料；(3)对上述长方体状坯料进行锻造，锻造工艺参数为变形温度860°C 1000°C，变形速率O. 02 O. I毫米/秒，变形量为50% 60%，对锻造得到的坯料采用高压水切割、线切割或机械加工的方法，加工成与步骤(I)块状尺寸和形状相适应的块材；(4)将步骤(3)的块材放入酸洗液中，进行表面酸洗，去除块材表面的污垢和氧化皮，酸洗液为盐酸，盐酸的摩尔浓度为I I. 2摩尔/升；(5)采用铸造或机械加工的方法，用低碳钢加工一个包套，包套内部的空腔与待成形钢部件的整体外形相适应；(6)将步骤(4)的块材根据钢部件的形状排列到包套的内腔中，将排列有块材的包套进行封边焊，对包套的内腔进行真空除气和封装；(7)将真空封装后的包套放入热等静压炉中，实现块材之间的扩散连接，热等静压的压力为50MPa 200MPa，温度为900。。 1100°C，时间为2 4小时；(8)采用机械加工或化学铣削方法，去除待成形钢部件的低碳钢包套，得到钢部件的预制坯，其中化学铣削的酸洗液为盐酸，盐酸的摩尔浓度为5 8摩尔/升；(9)对上述钢部件预制坯进行机械加工和表面处理，得到钢部件。本专利技术提出的钢结构的制备方法，与传统的制备钢结构的方法相比，采用将热机械加工过程进行离散，再通过热等静压方法实现组合的方法制备钢结构，具有以下优点I、本专利技术提出的钢结构制备方法，可以采用小型拉拔、轧制、锻压设备，降低了对设备的要求，即使是制备大尺寸零件，也不需要大型热机械加工设备。2、本专利技术提出的钢结构制备方法，对铸造后的钢材料进行了热机械加工，可以通过优化工艺参数，获得所需要的组织状态。3、本专利技术提出的钢结构的制备方法，根据钢结构的外形，通过将经过热机械加工的丝材、板材、块才经过编织或缠绕、叠层、堆垛后扩散连接的方法来制备零件，可以通过调整块状坯料的尺寸和外形，来近净成形地制备出钢结构，材料利用率较高。4、本专利技术可以用于制备各种合金成分、各种形状的高性能结构件，而且不需要大型的热机械加工设备，具有效率高和成本低的优点，适用于制备各种高强钢结构。具体实施例方式本专利技术提出的不规则形状的钢部件的成形方法，包括以下步骤·(I)根据待加工钢部件的几何尺寸，将钢部件分割成多个尺寸相同的块状；(2)采用机械加工或铸造的方法，将钢材加工成长方体状原始坯料；(3)对上述长方体状坯料进行锻造，锻造工艺参数为变形温度860°C 1000°C，变形速率O. 02 O. I毫米/秒，变形量为50% 60%，对锻造得到的坯料采用高压水切割、线切割或机械加工的方法，加工成与步骤(I)块状尺寸和形状相适应的块材；(4)将步骤(3)的块材放入酸洗液中，进行表面酸洗，去除块材表面的污垢和氧化皮，酸洗液为盐酸，盐酸的摩尔浓度为I I. 2摩尔/升；(5)采用铸造或机械加工的方法，用低碳钢加工一个包套，包套内部的空腔与待成形钢部件的整体外形相适应；(6)将步骤(4)的块材根据钢部件的形状排列到包套的内腔中，将排列有块材的包套进行封边焊，对包套的内腔进行真空除气和封装；(7)将真空封装后的包套放入热等静压炉中，实现块材之间的扩散连接，热等静压的压力为50MPa 200MPa，温度为900°C 1100°C，时间为2 4小时；(8)采用机械加工或化学铣削方法，去除待成形钢部件的低碳钢包套，得到钢部件的预制坯，其中化学铣削的酸洗液为盐酸，盐酸的摩尔浓度为5 8摩尔/升；(9)对上述钢部件预制坯进行机械加工和表面处理，得到钢部件。本专利技术方法的原理是，根据不规则形状钢部件的几何形状，将其离散成丝状、板状或块状，钢部件的几何外形包含于丝状、板状或块状组合后的几何体中。然后，采用机械加工或铸造方法，加工出棒状、厚板、或块状坯料，采用热机械加工的方法，分别为拉拔、轧制或锻造，将坯料加工成丝材、板材或块材，采用排布或编织或缠绕、叠层、堆垛的方法将丝材、板材、块材放入低碳钢包套的内腔中，经过封边焊、真空封装后通过热等静压实现扩散连接，将包套去除后，制备出具有一定形状的钢部件预制坯，再经过机械加工、表面处理后，制备出钢部件。本专利技术的制备方法，在制备易氧化材料的钢部件时，可以在真空条件或氩气保护下对坯料进行拉拔、轧制或锻造等热机械加工，以防止氧化。以下介绍本专利技术方法的实施例实施例I :(I)待加工钢部件的几何尺寸为Φ50πιπιΧ150πιπι，将300M钢部件分割成多个尺寸相同的块状，几何尺寸为8mmX8mmX5mm ；(2)采用机械加工的方法，将300M钢材加工成长方体状原始坯料，8mmX8mmX1Omm ；(3)对上述长方体状坯料进行锻造，锻造工艺参数为变形温度920°C，变形速率O. 02毫米/秒，变形量为50%，对锻造得到的坯料采用机械加工的方法，加工成尺寸为8mm X 8mm X 5mm 的块材；(4)将步骤(3)的块材放入盐酸溶液中，进行表面酸洗，去除块材表面的污垢和氧化皮，盐酸的浓度为I摩尔/升，酸洗时间为5分钟，酸洗温度为55°C ；(5)采用机械加工的方法，用Q235钢加工一个包套，包套的尺寸为Φ56πιπι(内径) 60mm (外径)X 150mm ;(6)将步骤(4)的块材根据钢部件的形状排列到包套的内腔中，将排列有块材的包套进行封边焊，对包套的内腔进行真空除气和封装；(7)将真空封装后的包套放入热等静压炉中，实现块材之间的扩散连接，热等静压的压力为lOOMPa，温度为1100°C，时间为2小时；(8)采用机械加工，去除上述钢部件的预制坯的低碳钢包套，得到钢部件的预制坯；(9)对上述钢部件预制坯进行机械加工和表面处理，得到300M钢部件。实施例2 (I)待加工钢部件的几何尺寸为Φ50πιπιΧ150πιπι，将300M钢部件分割成厚度相同的板状，几何尺寸为Φ50ι πιΧ2πιπι;(2)采用机械加工的方法，在厚度为3mm的300M钢板材上采用高压水切割的方法切割出几何尺寸为Φ50ι πιΧ2πιπι的板材；(3)将步骤(2)的板材放入盐酸溶液中，进行表面酸洗，去除板材表面本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种不规则形状的钢部件的成形方法，其特征在于该成形方法包括以下步骤：（1）根据待加工钢部件的几何尺寸，将钢部件分割成多个尺寸相同的块状；（2）采用机械加工或铸造的方法，将钢材加工成长方体状原始坯料；（3）对上述长方体状坯料进行锻造，锻造工艺参数为：变形温度860℃～1000℃，变形速率0.02～0.1毫米/秒，变形量为50％～60%，对锻造得到的坯料采用高压水切割、线切割或机械加工的方法，加工成与步骤（1）块状尺寸和形状相适应的块材；（4）将步骤（3）的块材放入酸洗液中，进行表面酸洗，去除块材表面的污垢和氧化皮，酸洗液为盐酸，盐酸的摩尔浓度为1～1.2摩尔/升；（5）采用铸造或机械加工的方法，用低碳钢加工一个包套，包套内部的空腔与待成形钢部件的整体外形相适应；（6）将步骤（4）的块材根据钢部件的形状排列到包套的内腔中，将排列有块材的包套进行封边焊，对包套的内腔进行真空除气和封装；（7）将真空封装后的包套放入热等静压炉中，实现块材之间的扩散连接，热等静压的压力为50MPa～200MPa，温度为900℃～1100℃，时间为2～4小时；（8）采用机械加工或化学铣削方法，去除待成形钢部件的低碳钢包套，得到钢部件的预制坯，其中化学铣削的酸洗液为盐酸，盐酸的摩尔浓度为5～8摩尔/升；（9）对上述钢部件预制坯进行机械加工和表面处理，得到钢部件。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：赵冰，
申请(专利权)人：赵冰，
类型：发明
国别省市：