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)兼有彈體和進氣道的功能，屬于一種結(jié)構(gòu)-功能一體化的設(shè)計，可作為結(jié)構(gòu)件應用于武器系統(tǒng)，能夠滿足型號輕質(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，在計算機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體零件的成形工藝。在成形過程中，送粉頭53與激光頭51同軸，隨著激光頭51的移動進行同軸運動，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程，形成熔覆層55，圖1(b)為分層截面到實體零件的過程。但在過去的研制生產(chǎn)中，由于激光快速成形工藝所固有的熱應力的影響，這類構(gòu)件在制備過程中易發(fā)生變形，使產(chǎn)品腔道截面發(fā)生變化，無法滿足設(shè)計指標。
[0004]此前生產(chǎn)中所用工裝多為簡單的桿狀支撐工裝，對截面變形情況僅能起到部分改善作用，且無法隨構(gòu)件堆積的進行逐步進行調(diào)整，不能滿足構(gòu)件的成形需求。
【實用新型內(nèi)容】
[0005]本實用新型要解決的技術(shù)問題是:克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本實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)應力大、易于發(fā)生變形的問題，實現(xiàn)良好的尺寸精度控制。
[0006]本實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；鑲塊通過螺桿與底座連接固定，并通過螺桿調(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)分割夾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)分割夾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]本實用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比的優(yōu)點在于:
[0010](I)本實用新型能夠提高產(chǎn)品的尺寸精度，采用與環(huán)形夾層構(gòu)件結(jié)構(gòu)向適應的鑲塊并配合可完成升降的螺桿，在加工過程中應用該工裝后，能夠有效減小環(huán)形夾層構(gòu)件在成形過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)本實用新型提高了成形工裝的尺寸適應性;通過螺桿的調(diào)整，鑲塊可以在軸向方向移動，能夠適應所需生產(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性。
[0012](3)本實用新型通過成形工裝的螺桿調(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行，操作簡便，易于工程實現(xiàn)。
【附圖說明】
[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本實用新型的工裝結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0016]本實用新型應用于環(huán)形夾層構(gòu)件的激光成形過程中，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)分割夾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)分割夾層所形成的扇形圓弧空間的數(shù)量一致;成形過程中，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之間通過螺桿I連接固定，并可通過螺桿I調(diào)整鑲塊2和底座4之間的相對位置。
[0018]根據(jù)環(huán)形夾層構(gòu)件在成形過程中的變形特點，鑲塊2設(shè)計為鑲嵌在內(nèi)外壁之間的鑲嵌工裝，并按仿形的方式設(shè)計工裝外形，使其能夠與內(nèi)外壁緊密貼合，保證成形過程中起到支撐的作用。
[0019]鑲塊位置的調(diào)整:隨激光快速成形過程的進行，產(chǎn)品沿軸向方向逐漸增高。為此設(shè)計了螺桿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，帶成形工裝進行一次去應力退火;隨后進行后續(xù)成形，待成形高度再次增加50mm?80mm后，再次帶工裝進行去應力退火，并用螺桿調(diào)解鑲塊位置至再次低于堆積表面5mm?1mm處。重復上述過程，直至完成構(gòu)件的成形。
[0022]本實用新型未詳細說明部分屬于本領(lǐng)域技術(shù)人員公知技術(shù)。
【主權(quán)項】
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)通過螺桿(I)與底座(4)連接固定，并通過螺桿(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)分割夾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)分割夾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)通過螺桿(1)與底座(4)連接固定，并通過螺桿(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)分割夾層所形成的扇形圓弧輪廓一致。本實用新型用于環(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)應力大、易于發(fā)生變形的問題，實現(xiàn)良好的尺寸精度控制。
【IPC分類】B22F3/105, B33Y30/00
【公開號】CN205270860
【申請?zhí)枴緾N201520962880
【發(fā)明人】徐桂華, 姚草根, 張海洋, 王超
【申請人】航天材料及工藝研究所, 中國運載火箭技術(shù)研究院
【公開日】2016年6月1日
【申請日】2015年11月26日