一种基于增材制造的热等静压成形方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN108421980A(43)申请公布日2018.08.21(21)申请号201810216847.1(22)申请日2018.03.16(71)申请人华中科技大学地址430074湖北省武汉市洪山区珞喻路1037号(72)发明人史玉升蔡超严倩薛鹏举魏青松宋波(74)专利代理机构华中科技大学专利中心42201代理人张彩锦曹葆青(51)Int.Cl.B22F3/15(2006.01)B33Y10/00(2015.01)B33Y30/00(2015.01)权利要求书1页说明书7页附图2页(54)发明名称一种基于增材制造的热等静压成形方法(57)摘要本发明属于先进制造领域，并具体公开了一种基于增材制造的热等静压成形方法，该方法基于增材制造的思想采用层状结构材料代替粉末状材料作为热等静压成形的原材料，并通过利用支撑材料及两次热等静压处理实现待成形零件的热等静压成形。该方法摒弃了热等静压工艺中惯常用的粉末材料，而由层状材料代替，从根本上解决了复杂包套和内部控形型芯难加工难除去、热等静压过程中粉末致密化过程复杂计算机模拟难以实现精准控形、制件中粉末颗粒边界难消除疲劳性能低等诸多问题，具有成形可控、操作便利等优点，适用于具有复杂内部结构零件例如机匣、齿轮、涡轮等零件的快速高精度成形。CN108421980ACN108421980A权利要求书1/1页1.一种基于增材制造的热等静压成形方法，其特征在于，该方法基于增材制造的思想采用层状结构材料代替粉末状材料作为热等静压成形的原材料，并通过利用支撑材料及两次热等静压处理实现待成形零件的热等静压成形。2.如权利要求1所述的基于增材制造的热等静压成形方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：S1获取待成形零件的三维CAD模型，对待成形零件的三维CAD模型进行切片处理，获得各切片层及对应的二维轮廓信息，选取待成形零件的制备材料作为切片材料，并根据二维轮廓信息对切片材料进行加工获得所有切片层；S2以低于待成形零件熔点的金属材料制备厚度与切片层相同的支撑层，每一切片层对应设置有一支撑层，每一支撑层中根据对应切片层的二维轮廓信息切割掉对应切片层的形状，使得每一支撑层正好嵌套在对应切片层上；S3将加工好的每层切片层依次放入对应支撑层的切割掉的部位中，然后根据待成形零件层与层之间的先后排列次序，将组装好的切片依次叠加获得三维实物，以完成热等静压成形的原材料的准备；S4根据叠加获得的三维实物外部轮廓加工出对应的包套，并将三维实物放入包套之中获得带包套的零件初坯，然后将带包套的零件初坯至于加热炉中进行加热，并对包套内部进行抽真空，抽真空后进行封焊；S5对带包套的零件初坯进行第一次热等静压处理，第一次热等静压后去除包套；将去除包套的三维实物放入温度在支撑材料熔点与成形零件材料熔点之间的加热炉中进行加热，当支撑材料完全熔化并脱离切片层后获得零件中间坯；S6取出零件中间坯，并进行第二次热等静压处理以获得所需的成形零件。3.如权利要求1或2所述的基于增材制造的热等静压成形方法，其特征在于，所述第一次热等静压的温度在支撑层熔点以下，压力为40MPa～200Mpa，时间为2h～10h。4.如权利要求1所述的基于增材制造的热等静压成形方法，其特征在于，所述第二次热等静压的温度为待成形零件熔点的0.5-0.8倍，压力为40MPa～200MPa，时间为2h～10h。5.如权利要求1所述的基于增材制造的热等静压成形方法，其特征在于，所述切片层的厚度优选为50微米至100毫米。6.如权利要求1所述的基于增材制造的热等静压成形方法，其特征在于，所述支撑层的熔点不超过待成形零件材料熔点的0.8倍。7.如权利要求1所述的基于增材制造的热等静压成形方法，其特征在于，S4中带包套的零件初坯在加热炉的加热温度低于支撑材料熔点。8.如权利要求1-7任一项所述的基于增材制造的热等静压成形方法，其特征在于，包套内部的真空度为10-3Pa～10-4Pa。2CN108421980A说明书1/7页一种基于增材制造的热等静压成形方法技术领域[0001]本发明属于先进制造领域，更具体地，涉及一种基于增材制造的热等静压成形方法。背景技术[0002]热等静压工艺是一种以氮气或氩气等惰性气体为压力传递介质，将制件放置于密闭的容器之中，在0-2000℃温度和50-200MPa压力的共同作用下，向制件施加各向同等的压力。该技术可用作使粉末直接加热加压烧结成形的粉末冶金工艺。近些年来，该项技术与模具控形技术和计算机模拟相结合，使得松散的粉末在压力和温度的驱动下，实现粉末致密的同时完成目标件的整体近净成形。目前，因该工艺成形的零件组织均匀，同时力学性能与同材质锻件相当，而被广泛应用于高性能难加工零件的成形之中，