[发明专利]生产具有内部通道的锻造产品的方法

说明书

公开了用于对原料材料进行增材制造以创建AM预制件的各种方法，其中AM预制件配置有具有限定在其中的内部通道的主体，其中内部通道还包括空隙和通路中的至少一个；将填充材料插入至AM预制件的内部通道中；用闭合部件封闭AM预制件，从而使得填充材料保持在AM预制件的内部通道中；以及使AM预制件变形足够的量，以创建内部具有内部通道的产品，其中，该产品配置有通过变形步骤赋予到该材料的锻造特性。

相关申请的交叉引用

本申请是2015年3月13日提交的标题为“用于生产具有内部通道的锻造产品的方法(Methods for Producing Wrought Products with Internal Passages)”的美国申请序列号62/132,613的非临时申请，并且要求享有其优先权，其全部内容通过引用并入本文中。

背景技术

增材制造(AM,additive manufacturing)提供了前所未有的用于制造迄今为止通过常规制造工艺不可能实现的具有复杂内部几何形状的3D形状的方法。

技术领域

广义上，本公开涉及使用AM预制件(即通过增材制造制成的预制件)来生产加工金属产品(例如，锻制金属产品、其它类型的热加工和/或冷加工金属制品)的改进方法。更具体地，本公开涉及用于将AM预制件(例如金属AM预制件)制成(1)包括至少一个内/内部空隙和/或(2)对应于该零件的最终锻造特性的产品的方法。

发明内容

增材制造能够构造具有变化的配置和尺寸的零件。然而，对于许多原料材料而言，AM零件包括归因于AM构型的特性，其可与用于最终应用所期望的特性(例如强度、晶粒结构等)之间存在很大的区别。本公开的一种或多种方法涉及制造具有锻造特性(即，使AM预制件发生变形)的产品，其中，该产品包括至少一个内部通道(例如每个通道包括空隙和/或通路)。在某些实施例中，锻造特性包括，但不限于：锻造微结构(例如重结晶晶粒、AM晶粒结构的移除)同时提供更高的硬度(以及在一些情况下提供更高的强度)。

在一些实施例中，AM部件的微结构和特性可以通过将所构建(铸造)的结构转化为锻造结构的随后加工而得到显著提高。因此，需要保护AM预制件(例如冷却通道)中的内部特征，以免在变形过程中产生塌陷和破裂。用于具有内部通道的某些应用的AM预制件的一些非限制性示例包括：封闭模具锻制(closed die forgings)和/或热等静压操作(hippingoperations)，其中静水压力(即，内部通道经历的压力)可大大超过敞开式模具锻制(opendie forgings)期间的压力(例如，AM预制件的主体所经历的变形压力)。此外，必须考虑到这些特征的几何形状变化以获得最终期望的形状。

本公开的一种或多种方法涉及：(1)在保留AM工艺期间创建的内部通道的同时发生变形，以促进适当的形状改变(AM预制件到产品)，而AM零件或内部通道不发生破裂和/或塌陷；(2)规定AM预制件的几何形状(外部轮廓/主体以及内部通道)，从而可在变形(例如，单个锻制)步骤中获得产品的最终几何形状(即，明确考虑变形和/或变形边界条件(摩擦和温度))；以及/或获得锻造结构(wrought structure)，以提高由AM工艺制造的复杂部件(即，具有内部通道的主体)的特性。

一方面，提供了一种方法，该方法包括：对原料材料进行增材制造以创建AM预制件，其中AM预制件配置有具有限定在其中的内部通道的主体，其中内部通道还包括空隙和通路中的至少一个；将填充材料插入至AM预制件的内部通道中；用闭合部件将AM预制件封闭，从而使得填充材料保持在AM预制件的内部通道中；以及使AM预制件发生足够量的变形，以创建其内具有内部通道的产品，其中，该产品配置有通过变形步骤赋予该材料的锻造特性。

在一些实施例中，封闭步骤还包括经由闭合部件将填充材料密封在AM预制件中。

在一些实施例中，封闭步骤还包括焊接开口使其关闭，以将填充材料闭合在AM预制件中。