[发明专利]一种金属结构件制备装置及其制备方法

说明书

一种金属结构件制备装置及其制备方法，属于增材制造技术领域，包括真空室，容纳在所述真空室中的感应加热线圈，用于给金属块料进行加热；容纳在所述真空室中的送料杆，用于将金属块料推送到电磁线性加速器中；容纳在所述真空室中的金属块材压紧装置，用于将金属块材料斗中的金属块料压紧；容纳在所述真空室中的感应感应加热线圈，用于给金属块料进行加热；本发明在固态条件下进行增材制造，制备的金属结构件具有良好的力学性能，采用该制备方法，零件的制备和成形在真空环境下实现，有利于其发生塑性变形以及与预制坯之间的连接；减少制备过程中所需不同种类的设备数量，制备周期短，效率高，获得零件性能高，材料利用率高，可以实现近净成形。

技术领域

本发明属于增材制造技术领域，特别涉及一种金属结构件制备装置及其制备方法。

背景技术

增材制造技术是采用材料逐渐累加的方法制造实体零件的技术，相对于传统的材料去除－切削加工技术，是一种“自下而上”的制造方法。增材制造技术是一种零件结构与材料设计、新材料制备、成形、加工一体化的创形创质并行的短流程、数字化制造技术。

传统的锻造工艺路线需要大型专用设备，制造路线长、后续数控加工量大、成本高。增材制造技术在一台设备中实现了熔覆、凝固、成形等工艺过程，直接成形出近终尺寸的结构件，再经少量数控加工，既可获得最终尺寸结构件。具有周期短、无需大型热加工设备和成形模具、柔性制造、近净成形等优点。采用增材制造加工大型整体复杂结构件具有一系列的技术优势，例如，可以制备大尺寸结构件，受设备加工能力的限制较小，只需增加成形平台尺寸即可；可以近净成形出外部形状和内部结构复杂的结构件，例如框梁一体化结构，拓扑三维点阵结构。对于成形框梁结构，只需要增加设备内部的空间；制造周期短、后续去除量小、不需要专用成形模具、材料利用率高、工艺改进自由度高，与传统的大型整体结构件锻造成形相比较，大大降低了制造成本，对于航空航天领域的昂贵金属材料，如金属、铝合金、镍基合金，成本节约尤为可观。以加工1吨重量的金属复杂结构件为例，传统工艺成本大约是2500万元，而激光增材制造的成本仅130万元左右，其成本仅是传统工艺的5％。

发明内容

本发明的目的在于提供一种金属结构件制备装置及其制备方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种金属结构件制备装置，包括：

真空室和若干块金属块料；

容纳在所述真空室中的感应加热线圈，用于给金属块料进行加热；

容纳在所述真空室中的送料杆，用于将金属块料推送到线性加速器中；

容纳在所述真空室中的金属块料压紧装置，用于将金属块料料斗中的金属块料压紧；

容纳在所述真空室中的感应感应加热线圈，用于给金属块料进行加热；

容纳在所述真空室中的电磁线性加速器，该电磁线性加速器与所述感应加热线圈接合，用于对加热后的金属块料进行加速；

容纳在所述真空室中的预制坯，用于接收加热加速后的金属块料堆垛成形；

容纳在所述真空室中且用于连接感应加热线圈与所述电磁线性加速器电连接结构，和操作所述感应加热线圈和所述电磁线性加速器使其按轨迹移动的操作机构；

其中，所述操作机构由送料杆、感应感应加热线圈、金属块料、金属块料压紧装置、金属块料料斗、线性加速器组合在一起形成一体化加工头，一体化加工头可以在控制系统的控制下，按照轨迹在预制坯上逐行、逐层行走。

进一步的，所述金属块料料斗的左端是感应感应加热线圈，右侧是金属块料压紧装置，将金属块料料斗中的若干块金属块料压紧，金属块料料斗左端的感应感应加热线圈加热最左侧的金属块料，送料杆将加热后的最左侧的金属块料推送至电磁线性加速器中。