[发明专利]沙漏形金属分级构筑成形方法

权利要求书

1.一种沙漏形金属分级构筑成形方法，其特征在于，包括：

一级构筑和N级构筑，其中N≥2，

所述一级构筑包括如下步骤：

制备多个基元；

将多个基元堆垛成圆柱体或长方体；

将堆垛成圆柱体或长方体的多个基元封装成预制坯；

通过锻焊使得多个毛坯基元之间的界面焊合以将预制坯制成毛坯，将毛坯进一步锻造成圆台或方台形，作为下一级构筑的毛坯基元，所述圆台或方台形的毛坯的大平面一端的横截面面积大于小平面一端的横截面面积；

所述N级构筑包括：

将两个通过N-1级构筑形成的圆台或方台形的毛坯基元堆垛在一起，使得具有较小横截面面积的小平面一端相互接触以在整体上形成沙漏形；

将堆垛成沙漏形的两个毛坯基元封装成沙漏形预制坯；

通过锻焊使两个毛坯基元之间的界面焊合以将沙漏形预制坯制成毛坯；

将锻焊获得的毛坯进一步锻造成圆台或方台形，作为N+1级构筑的毛坯基元；

重复所述N级构筑的步骤，以制备更大型的毛坯，重复构筑过程直至坯料重量达到目标重量后将坯料锻造至最终锻件尺寸；

其中，方台形侧面相对于轴线的倾斜角度为大于等于arctan(185/1050) 小于等于30°，圆台形侧面相对于轴线的倾斜角度为大于等于arctan(300/1750) 小于等于30°。

2.根据权利要求1所述的沙漏形金属分级构筑成形方法，其特征在于，圆台或方台形侧面倾斜角度始终保持一致。

3.根据权利要求1所述的沙漏形金属分级构筑成形方法，其特征在于，圆台或方台形侧面倾斜角度由大平面一端至小平面一端逐渐减小，最终减小至0°。

4.根据权利要求1所述的沙漏形金属分级构筑成形方法，其特征在于，两个毛坯基元堆垛成的沙漏形的高与最大宽度/最大长度/最大直径的比例不超过3∶1。

5.根据权利要求1所述的沙漏形金属分级构筑成形方法，其特征在于，所述沙漏形为长方体或圆柱体沙漏形。

6.根据权利要求1所述的沙漏形金属分级构筑成形方法，其特征在于，通过锻焊使两个毛坯基元之间的界面焊合以将沙漏形预制坯制成毛坯的步骤包括加热预制坯，加热温度范围在0.8-0.9Tm之间，Tm为材料的熔点，单位为℃，并且然后将加热后的沙漏形预制坯放置于锻压机操作平台上锻压，使得沙漏形预制坯变形。

7.根据权利要求6所述的沙漏形金属分级构筑成形方法，其特征在于，变形量为沙漏形预制坯在变形方向上总长度的10％-50％。

8.根据权利要求7所述的沙漏形金属分级构筑成形方法，其特征在于，变形方向为沙漏形预制坯高度方向，即垂直于两个毛坯基元之间界面的方向。

9.根据权利要求8所述的沙漏形金属分级构筑成形方法，在锻压沙漏形预制坯使得沙漏形预制坯变形过程中，在沙漏形预制坯的横截面面积从两端至中间基本上相等时，停止变形。

10.根据权利要求1所述的金属分级构筑成形方法，其特征在于，在执行所述N级构筑步骤时，如果在通过锻焊使得两个毛坯基元之间的界面焊合以将预制坯制成毛坯的过程中，两个毛坯基元之间的界面没能够完全焊合，能够将两个毛坯基元分离并锻造回到N-1级构筑结束时的毛坯基元的圆台或方台形尺寸，以进行再一次的N级构筑。

11.根据权利要求6所述的沙漏形金属分级构筑成形方法，其特征在于，加热温度为0.85Tm。