[发明专利]一种金属结构件的制备装置及方法

说明书

本发明涉及一种金属结构件的制备装置，包括滑轨和固定设于滑轨上的一体化加工头，一体化加工头包括空气锤、锻造头、加热和送料装置和加热和送料装置支架，锻造头为中空结构且底部开设有通孔，加热和送料装置用于加热和传送棒状料；空气锤的一端固定于滑轨的下端面，空气锤的另一端连接于锻造头，加热和送料装置设于锻造头的内腔中，加热和送料装置的一端连接加热和送料装置支架的一端，加热和送料装置支架的另一端固定于数控滑轨的下端面。本发明还涉及一种金属结构件的制备方法。该金属结构件的制备装置及制备方法的目的是解决现有基于熔覆的增材制备工艺成形效率低、成品性能不足的问题。

技术领域

本发明涉及金属增材制造技术领域，具体涉及一种金属结构件的制备装置及方法。

背景技术

目前常用的金属增材制造方法主要有采用激光、电子束等热源，以粉末、丝材等为原材料，通过送丝、送粉或铺粉的方法来成形钛合金等金属零件，例如选区激光熔化(SLM，Selective Laser Melting)、电子束选区熔化(SEBM,Selective Electron BeamMelting)、电子束烧结成型(EBS，Electron Beam Sintering)等，为了实现钛合金的熔化，除了可以采用激光、电子束等方法熔化金属，还可以采用真空电弧自耗熔炼、电渣重熔、电子束熔炼、等离子熔炼、真空感应熔炼等方法，因此这些方法也可以用于金属的增材制造。

但是基于熔覆的增材制造技术制造的零件具有铸态组织，为了进一步提高其力学行为，将锻造等热机械加工工艺引入到增材制造工艺中，这样就可以制造出具有热机械加工组织的零件。

现有的电子束、激光等以熔覆为基础的增材制造方法存在一些不足：

以金属熔覆为基础的增材制造方法，金属熔化后沉积形成的单一铸态组织，不能根据不同的需求获得不同的组织状态，满足对性能的多种需求，目前还不能用于制造飞机框体、起落架和发动机的转子等关键部件；

以高能束为热源的增材制造技术的成本高昂，设备尺寸大，成形效率有待提高；

对于像钛铝合金、铝锂合金等难成形金属材料，制备金属丝材的难度较大，有的很难制备出金属丝材作为原材料。

因此，发明人提供了一种金属结构件的制备装置及方法。

发明内容

(1)要解决的技术问题

本发明实施例提供了一种金属结构件的制备装置及方法，通过采用金属棒材为原材料，将金属棒材的熔炼和锻造集成在一个加工头中，该加工头采用感应熔炼的方法将金属棒材熔化，熔化的金属液滴铺覆到预制坯上，然后一体化加工头对刚刚铺覆的金属进行锻造，解决了现有基于熔覆的增材制备工艺成形效率低、成品性能不足的技术问题。

(2)技术方案

本发明的实施例的第一方面提供了一种金属结构件的制备装置，包括滑轨和固定设于所述滑轨上的一体化加工头，所述一体化加工头包括空气锤、锻造头、加热和送料装置和加热和送料装置支架，所述锻造头为中空结构且底部开设有通孔，所述加热和送料装置用于加热和传送棒状料；

所述空气锤的一端固定于所述滑轨的下端面，所述空气锤的另一端连接于所述锻造头，所述加热和送料装置设于所述锻造头的内腔中，所述加热和送料装置的一端连接所述加热和送料装置支架的一端，所述加热和送料装置支架的另一端固定于所述滑轨的下端面。

进一步地，所述加热和送料装置包括储料匣、送料滚轮、感应熔炼线圈和感应熔炼线圈外罩；所述送料滚轮设于所述储料匣内，所述送料滚轮用于传送所述棒状料至所述感应熔炼线圈内，所述感应熔炼线圈外罩连接于所述储料匣下端的出料口，所述感应熔炼线圈设于所述感应熔炼线圈外罩内。

进一步地，所述感应熔炼线圈为螺旋柱状且其高度大于所述棒状料的长度。