一種激光快速成形用環(huán)形夾層構(gòu)件成形工裝的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種激光成形工裝。
【背景技術(shù)】
[0002]環(huán)形夾層結(jié)構(gòu)兼有彈體和進(jìn)氣道的功能，屬于一種結(jié)構(gòu)-功能一體化的設(shè)計(jì)，可作為結(jié)構(gòu)件應(yīng)用于武器系統(tǒng)，能夠滿(mǎn)足型號(hào)輕質(zhì)化的需求，如圖2所示。
[0003]激光快速成形技術(shù)可用于該類(lèi)結(jié)構(gòu)件的成形與制備。該技術(shù)以激光束為能量源，在計(jì)算機(jī)CAD建模和分層切片的基礎(chǔ)上，沿高度方向逐層堆積金屬粉材，從而最終獲得三維實(shí)體零件的成形工藝。在成形過(guò)程中，送粉頭53與激光頭51同軸，隨著激光頭51的移動(dòng)進(jìn)行同軸運(yùn)動(dòng)，由氣流將粉末52吹至熔池54內(nèi)，在激光的熔融作用下堆積成形，其工藝過(guò)程如圖1(a)、圖1(b)所示，圖1(a)為成型軌跡到分層截面的過(guò)程，形成熔覆層55，圖1(b)為分層截面到實(shí)體零件的過(guò)程。但在過(guò)去的研制生產(chǎn)中，由于激光快速成形工藝所固有的熱應(yīng)力的影響，這類(lèi)構(gòu)件在制備過(guò)程中易發(fā)生變形，使產(chǎn)品腔道截面發(fā)生變化，無(wú)法滿(mǎn)足設(shè)計(jì)指標(biāo)。
[0004]此前生產(chǎn)中所用工裝多為簡(jiǎn)單的桿狀支撐工裝，對(duì)截面變形情況僅能起到部分改善作用，且無(wú)法隨構(gòu)件堆積的進(jìn)行逐步進(jìn)行調(diào)整，不能滿(mǎn)足構(gòu)件的成形需求。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0005]本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問(wèn)題是:克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本實(shí)用新型提供了一種激光快速成形用環(huán)形夾層構(gòu)件成形工裝，用于環(huán)形夾層構(gòu)件的激光快速成形，解決環(huán)形夾層構(gòu)件成形難度高、內(nèi)應(yīng)力大、易于發(fā)生變形的問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)良好的尺寸精度控制。
[0006]本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案是:一種激光快速成形用環(huán)形夾層構(gòu)件成形工裝，包括:底座、鑲塊、螺桿;鑲塊為扇形圓弧塊狀結(jié)構(gòu)，鑲嵌在環(huán)形夾層構(gòu)件的夾層之間；鑲塊通過(guò)螺桿與底座連接固定，并通過(guò)螺桿調(diào)整與底座之間的距離;鑲塊的扇形圓弧的外輪廓與環(huán)形夾層構(gòu)件中由平板形結(jié)構(gòu)分割?yuàn)A層所形成的扇形圓弧輪廓一致;所述環(huán)形夾層構(gòu)件包括內(nèi)外兩層圓筒，內(nèi)外兩層圓筒形成夾層，兩層圓筒之間由沿半徑方向的平板形結(jié)構(gòu)形結(jié)構(gòu)相連。
[0007]所述鑲塊的數(shù)量與環(huán)形夾層構(gòu)件中由平板形結(jié)構(gòu)分割?yuàn)A層所形成的扇形圓弧空間的數(shù)量一致。
[0008]所述鑲塊的高度為20mm?40mm。
[0009]本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比的優(yōu)點(diǎn)在于:
[0010](I)本實(shí)用新型能夠提高產(chǎn)品的尺寸精度，采用與環(huán)形夾層構(gòu)件結(jié)構(gòu)向適應(yīng)的鑲塊并配合可完成升降的螺桿，在加工過(guò)程中應(yīng)用該工裝后，能夠有效減小環(huán)形夾層構(gòu)件在成形過(guò)程中的徑向尺寸變化，解決了環(huán)形夾層構(gòu)件成形難度高、內(nèi)應(yīng)力大、易于發(fā)生變形的冋題，使廣品精度有明顯提尚。
[0011](2)本實(shí)用新型提高了成形工裝的尺寸適應(yīng)性;通過(guò)螺桿的調(diào)整，鑲塊可以在軸向方向移動(dòng)，能夠適應(yīng)所需生產(chǎn)的環(huán)形夾層構(gòu)件軸向尺寸的變化，提高了成形工裝的尺寸適應(yīng)性。
[0012](3)本實(shí)用新型通過(guò)成形工裝的螺桿調(diào)節(jié)與熱處理制度的結(jié)合，完善了環(huán)形夾層構(gòu)件的生產(chǎn)工藝，有利于保障成形工藝的順利進(jìn)行，操作簡(jiǎn)便，易于工程實(shí)現(xiàn)。
【附圖說(shuō)明】
[0013]圖1為激光快速成形原理示意圖；
[0014]圖2為環(huán)形夾層結(jié)構(gòu)示意圖；
[0015]圖3本實(shí)用新型的工裝結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0016]本實(shí)用新型應(yīng)用于環(huán)形夾層構(gòu)件的激光成形過(guò)程中，如圖2所示，環(huán)形夾層構(gòu)件包括內(nèi)外兩層圓筒，內(nèi)外兩層圓筒形成夾層，兩層圓筒之間由沿半徑方向的平板形結(jié)構(gòu)相連。
[0017]本實(shí)用新型提供了一種激光快速成形用環(huán)形夾層構(gòu)件成形工裝，包括底座4、鑲塊
2、螺桿1，如圖3所示。鑲塊2為扇形圓弧塊狀結(jié)構(gòu)，有一定的高度，扇形圓弧的外輪廓與所要生產(chǎn)的環(huán)形夾層構(gòu)件中由圓筒間的平板形結(jié)構(gòu)分割?yuàn)A層所形成的扇形圓弧輪廓一致;鑲塊2的數(shù)量與環(huán)形夾層構(gòu)件中由圓筒間的平板形結(jié)構(gòu)分割?yuàn)A層所形成的扇形圓弧空間的數(shù)量一致;成形過(guò)程中，環(huán)形夾層構(gòu)件直接在底座上成形，并將鑲塊2鑲嵌在構(gòu)件的夾層之間。鑲塊2和底座4之間通過(guò)螺桿I連接固定，并可通過(guò)螺桿I調(diào)整鑲塊2和底座4之間的相對(duì)位置。
[0018]根據(jù)環(huán)形夾層構(gòu)件在成形過(guò)程中的變形特點(diǎn)，鑲塊2設(shè)計(jì)為鑲嵌在內(nèi)外壁之間的鑲嵌工裝，并按仿形的方式設(shè)計(jì)工裝外形，使其能夠與內(nèi)外壁緊密貼合，保證成形過(guò)程中起到支撐的作用。
[0019]鑲塊位置的調(diào)整:隨激光快速成形過(guò)程的進(jìn)行，產(chǎn)品沿軸向方向逐漸增高。為此設(shè)計(jì)了螺桿I調(diào)節(jié)裝置，以便于鑲塊2位置的調(diào)整。
[0020]鑲塊所用材料:鑲塊2所用材料應(yīng)與所制備構(gòu)件的材料熱物理性能一致或相近，熱膨脹系數(shù)差異小于10%即兩者熱膨脹系數(shù)的差值絕對(duì)值與環(huán)形夾層構(gòu)件所用材料的熱膨脹系數(shù)之比小于10%。
[0021]成形初期，在底座4上開(kāi)始環(huán)形夾層構(gòu)件的堆積和成形，堆積到一定軸向高度后(50mm?80mm)，嵌入鑲塊2并使鑲塊2保持低于堆積表面5mm?1mm的距離，帶成形工裝進(jìn)行一次去應(yīng)力退火;隨后進(jìn)行后續(xù)成形，待成形高度再次增加50mm?80mm后，再次帶工裝進(jìn)行去應(yīng)力退火，并用螺桿調(diào)解鑲塊位置至再次低于堆積表面5mm?1mm處。重復(fù)上述過(guò)程，直至完成構(gòu)件的成形。
[0022]本實(shí)用新型未詳細(xì)說(shuō)明部分屬于本領(lǐng)域技術(shù)人員公知技術(shù)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種激光快速成形用環(huán)形夾層構(gòu)件成形工裝，其特征在于，包括:底座(4)、鑲塊(2)、螺桿(I);鑲塊(2)為扇形圓弧塊狀結(jié)構(gòu)，鑲嵌在環(huán)形夾層構(gòu)件的夾層之間；鑲塊(2)通過(guò)螺桿(I)與底座(4)連接固定，并通過(guò)螺桿(I)調(diào)整與底座(4)之間的距離;鑲塊(2)的扇形圓弧的外輪廓與環(huán)形夾層構(gòu)件中由平板形結(jié)構(gòu)分割?yuàn)A層所形成的扇形圓弧輪廓一致;所述環(huán)形夾層構(gòu)件包括內(nèi)外兩層圓筒，內(nèi)外兩層圓筒形成夾層，兩層圓筒之間由沿半徑方向的平板形結(jié)構(gòu)形結(jié)構(gòu)相連。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種激光快速成形用環(huán)形夾層構(gòu)件成形工裝，其特征在于:所述鑲塊(2)的數(shù)量與環(huán)形夾層構(gòu)件中由平板形結(jié)構(gòu)分割?yuàn)A層所形成的扇形圓弧空間的數(shù)量一 Sc ο3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種激光快速成形用環(huán)形夾層構(gòu)件成形工裝，其特征在于:所述鑲塊(2)的高度為20mm?40_。
【專(zhuān)利摘要】一種激光快速成形用環(huán)形夾層構(gòu)件成形工裝，包括：底座(4)、鑲塊(2)、螺桿(1)；鑲塊(2)為扇形圓弧塊狀結(jié)構(gòu)，鑲嵌在環(huán)形夾層構(gòu)件的夾層之間；鑲塊(2)通過(guò)螺桿(1)與底座(4)連接固定，并通過(guò)螺桿(1)調(diào)整與底座(4)之間的距離；鑲塊(2)的扇形圓弧的外輪廓與環(huán)形夾層構(gòu)件中由平板形結(jié)構(gòu)分割?yuàn)A層所形成的扇形圓弧輪廓一致。本實(shí)用新型用于環(huán)形夾層構(gòu)件的激光快速成形，解決環(huán)形夾層構(gòu)件成形難度高、內(nèi)應(yīng)力大、易于發(fā)生變形的問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)良好的尺寸精度控制。
【IPC分類(lèi)】B22F3/105, B33Y30/00
【公開(kāi)號(hào)】CN205270860
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520962880
【發(fā)明人】徐桂華, 姚草根, 張海洋, 王超
【申請(qǐng)人】航天材料及工藝研究所, 中國(guó)運(yùn)載火箭技術(shù)研究院
【公開(kāi)日】2016年6月1日
【申請(qǐng)日】2015年11月26日