[发明专利]基于双电子束的TC4钛合金增材制造构件应力缓释方法有效

专利信息
申请号: 201610312445.2 申请日: 2016-05-12
公开(公告)号: CN105798301B 公开(公告)日: 2017-12-01
发明(设计)人: 赵健;王付鑫;于治水;李东;王博 申请(专利权)人: 上海工程技术大学
主分类号: B22F3/105 分类号: B22F3/105;B33Y10/00;B33Y50/02
代理公司: 上海伯瑞杰知识产权代理有限公司31227 代理人: 曹莉
地址: 201620 *** 国省代码: 上海;31
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摘要:
搜索关键词: 基于 电子束 tc4 钛合金 制造 构件 应力 方法
【权利要求书】:

1.一种基于双电子束的TC4钛合金增材制造构件应力缓释方法,其特征在于,由步骤A双电子束温度场模型的建立和修正,步骤B利用双电子束进行填丝增材制造组成;

其中,步骤B包括如下步骤:

步骤B.1将TC4钛合金板材进行切割,以获得4~10mm厚的母材基板,对TC4钛合金母材基板表面打磨去除氧化膜、用丙酮清洗、晾干后装夹固定于真空室内工作台上;

步骤B.2调整送丝角度为30°~60°,将直径为0.8~1.2mm的TC4钛合金焊丝从真空室内由送丝机构送出,经喷嘴装置送至下束点位置,焊丝干伸长为1cm;

步骤B.3关闭真空室并抽真空,使真空室的真空度达到5×10-2Pa以下;

步骤B.4采用前置填丝方位进行增材制造,根据模型对增材制造过程的工艺参数,加速电压、主束束流、送丝速度、熔覆速度、辅束束流与扫描频率进行设定,主束熔化焊丝形成熔覆层,辅束对刚凝固的熔覆层进行快速扫描加热;

步骤B.5通过对辅束的调整控制熔覆层的冷却速度,以延长α+β双相区高温停留时间;

步骤B.6当完成一道熔覆层的制造后,使工作台沿垂直于增材制造方向行走一个熔覆层宽度的70%~80%距离,以与前道熔覆层搭接一个熔覆层宽度的20%~30%进行下道熔覆层的制造;

步骤B.7当完成同一平面制造后,使升降系统降低一个熔覆层厚度,并移动工作台回到原下束点位置;

步骤B.8重复步骤B.2~步骤B.7完成大尺寸钛合金增材制造。

2.如权利要求1所述的基于双电子束的TC4钛合金增材制造构件应力缓释方法,其特征在于,所述步骤A还有步骤如下:

步骤A.1增材制造前,使用有限元模拟软件通过加载TC4钛合金热物理参数、网格划分、热源模型及边界条件建立双电子束增材制造过程温度场模型;

步骤A.2将热电偶焊在TC4母材基板上的熔覆层附近区域,其输出端通过真空室法兰盘的插头与外部测温装置连接,再与计算机连接;

步骤A.3利用热电偶对增材制造过程温度进行采集,根据热电偶测温结果对模型参数钛合金热物理参数、网格划分、热源模型和工艺参数因素进行调整、修正以保证温度场模型的可靠性。

3.如权利要求1所述的基于双电子束的TC4钛合金增材制造构件应力缓释方法,其特征在于,所述步骤B.4其中:

加速电压为60~150kV,熔覆速度为100~300mm/min;

主束以束流20~40mA熔化焊丝;

辅束以束流为1~5mA、扫描频率为50~500Hz对熔覆层快速扫描加热。

4.如权利要求1所述的基于双电子束的TC4钛合金增材制造构件应力缓释方法,其特征在于,所述步骤B.5其中:

冷却速度控制在20℃/s~410℃/s内。

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