[发明专利]大型厚壁盘形环件径向连续路径搅拌摩擦增材制造工艺

说明书

一种大型厚壁盘形环件径向连续路径搅拌摩擦增材制造工艺，先确定标准增量环件用的板材尺寸、数量；然后进行第1层标准增量环件制备；再进行第2层板材实现径向连续路径搅拌摩擦增材焊接；然后进行第3‑N层循环大型环件多层径向连续路径搅拌摩擦焊增材制造；最后在第1内侧面和第N层的外侧面进行机加工，得到最终满足大型环件径向厚度且组织均匀性好的大型环件；本发明合理解决大型厚壁盘形件单体的制备问题，有效的减少匙孔数量，取得较好的成环效果。

技术领域

本发明属于大型环件成形制造工艺技术领域，具体涉及到大型厚壁盘型环件径向连续路径搅拌摩擦增材制造工艺。

背景技术

目前，厚壁盘形件的常用制造技术是环轧和锻造技术，大中型环件的环轧需要借助多规格环轧机，通过多道次成形，对于大型环件，特别是直径10米级以上环件轧制过程要求的成形力较大，质量控制困难，容易出现偏心问题，而且难以适用于高度较大的薄壁筒形件。由于设备空间结构等限制，锻造工艺难以用于直径5米以上环件成形制造。

中国专利(公开号CN 106925883 B)提出一种大型厚壁环件的径向层叠式搅拌摩擦增材成形工艺，采用径-轴向热轧技术制备出环件单体，但作为增材单体的大型薄壁环件无法使用径-轴向热轧直接生产出来，加工过程成本高，效率较低。中国专利(公开号CN107020447 B)提出一种大型厚壁筒形件复合层叠式搅拌摩擦焊接增材成形工艺，采用搅拌摩擦焊进行径轴向层叠式焊接，不断填充焊丝，未考虑匙孔处材料性能问题；且坯料尺寸过大，其组织均匀性控制困难，此外对设备与场地要求也较大，造成较高的材料与能源的浪费。相应的辅助装夹过程复杂，控制难度较大，焊接表面性能质量较差，不能满足大型环件的制备精度和质量。

针对大直径环件成形制造来说，采用搅拌摩擦焊增材制造可以实现大型环件成形，但没有有效的方法制备单体环件制备，未考虑匙孔缺陷的处理问题，匙孔补焊较多，将会影响整体的结构性能。

发明内容

为了克服上述缺点，本发明的目的在于提出一种大型厚壁盘形环件径向连续路径搅拌摩擦增材制造工艺，合理解决大型薄壁筒形件单体的制备问题，有效的减少匙孔数量，取得较好的成环效果。

为了达到上述目的，本发明采取的技术方案为：

一种大型厚壁盘形环件径向连续路径搅拌摩擦增材制造工艺，包括以下步骤：

步骤1：确定标准增量环件用的板材尺寸、数量；

1.1卷弯成形标准环件用条料尺寸；

所成形制造的大型厚壁盘形环件尺寸为壁厚T、外径D、高度H，大型厚壁盘形环件由N层标准增量环件连续路径搅拌摩擦焊接径向增材制成；

第1层标准增量环件：壁厚t₁≥a+2c，焊缝长度统一固定为a，径向焊缝需要在起始两侧留下空隙c；外径d₁≥D-2T+2t₁，径向从内向外增材，外径依次增大，第1层标准增量环件高度h₁≥H，径向增材标准增量环件的高度与大型厚壁盘形环件相同；

第2～N层标准增量环件：壁厚t_n≥a+c，n＝2,3,…,N，从第2层其径向焊缝起点与圆周焊缝连续，其壁厚应不小于焊缝长度与外侧预留空隙的和；外径d_n≥d_n-1+2t_n-1，径向从内向外增材，外径依次增大，其外径及壁厚均应不小于大型厚壁盘形环件内侧对应尺寸；高度h_n≥H，径向增材标准增量环件的高度与大型厚壁盘形环件相同，其高度应不小于大型厚壁盘形环件对应尺寸；

第1层标准增量板材：厚度δ＝t₁，长度l₁＝πd₁，板材厚度即为标准增量环件的厚度；宽度b₁＝h₁，板材宽度即为单层环件高度；