大连理工大学何祝斌获国家专利权
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龙图腾网获悉大连理工大学申请的专利采用局部增材制坯和热气胀复合制造复杂薄壁金属构件的方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN117001275B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-08-05发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202310879162.6,技术领域涉及:B23P15/00;该发明授权采用局部增材制坯和热气胀复合制造复杂薄壁金属构件的方法是由何祝斌;高泉;梁江凯;陈柯霖设计研发完成,并于2023-07-18向国家知识产权局提交的专利申请。
本采用局部增材制坯和热气胀复合制造复杂薄壁金属构件的方法在说明书摘要公布了:本发明属于薄壁金属构件成形制造技术领域,公开了一种采用局部增材制坯和热气胀复合制造复杂薄壁金属构件的方法。步骤如下:成形总体方案确定;对原始坯料进行预变形;预变形坯料局部区域切割;3D打印补充段;最终预制坯料胀形成形;胀形复杂薄壁金属构件后处理。本发明不仅避免了3D打印制坯时存在加工周期长、材料成本较高、使用费用相对较高等问题。而且可以通过3D打印制备足够尺寸宽幅‑厚度的坯料,在成形尺寸较大的复杂薄壁金属构件时,可解决所需要原始坯料外形尺寸超出现有坯料制备能力的问题。此外,本发明还可以制成异质差厚坯料,对构件各部分区域的壁厚实现精准控制。在保证薄壁金属构件服役性能的要求下,提升构件的轻量化水平。
本发明授权采用局部增材制坯和热气胀复合制造复杂薄壁金属构件的方法在权利要求书中公布了:1.一种采用局部增材制坯和热气胀复合制造复杂薄壁金属构件的方法,其特征在于,步骤如下: 步骤一、成形总体方案确定:对需要制备的复杂薄壁金属构件进行特征分析,获得复杂薄壁金属构件局部复杂区域的几何特征和外部整体轮廓的几何形状;预制坯通过原始坯料预变形及局部增材制造制备,复杂薄壁金属构件的局部复杂区域采用3D打印方法实现局部复杂区域的近似成形,复杂薄壁金属构件的外部整体轮廓的几何形状采用热态气压成形工艺实现整体气胀成形; 步骤二、对原始坯料进行预变形:根据步骤一中对复杂薄壁金属构件的外部整体轮廓的几何形状的分析结果,确定原始坯料的预变形过程,对于具有平面二维轴线的预制管坯,进行一次预压弯和一次压扁成形制备;对于具有空间三维轴线的预制管坯,进行多次预压弯及多次压扁成形制备,预成形过程中,原始管坯内部均布压力介质以防止变形过程中发生起皱、开裂;对于形状简单、半锥角<40°的预制板坯,进行单道次预变形;对于形状复杂、半锥角≥40°的预制板坯,采用两道次以上的预变形; 步骤三、预变形坯料局部区域切割:根据步骤一中对复杂薄壁金属构件局部复杂区域几何特征的分析结果,确定预变形坯料所需切割区域并对预变形坯料的待切割区域进行切割加工处理;在预变形坯料上对所需区域进行切割,然后对切割区域进行打磨及清洗处理以便后续3D打印与预变形坯料实现良好的冶金结合; 步骤四、3D打印补充段:将步骤三获得的切割后的预变形坯料按照设计要求调整其位置和角度并固定在工作台上,根据步骤一中对薄壁金属构件局部复杂区域几何特征的分析结果,确定3D打印补充段的材料和轮廓形状,3D打印的材料根据复杂薄壁金属构件局部区域的服役性能采用与原始坯料性能相近或比原始坯料的强度与刚度更高的材料,然后采用3D打印技术对预变形坯料的切割区域进行局部增材制造实现局部复杂区域的近似成形,从而得到最终预制坯料; 步骤五、最终预制坯料胀形成形:加热热气胀成形模具,使胀形成形模具温度达到设定条件,将步骤四得到的局部增材制造后的预制坯料放置于胀形成形模具中,合模,然后向预制坯料内部充入高压气体介质,使预制坯料发生胀形变形并贴靠胀形成形模具型腔,得到所需要的外形轮廓,同时令胀形成形模具保持闭合状态,使成形后的复杂薄壁金属构件在高温高压下停留一定时间,降低复杂薄壁金属构件内部或表面的气体压力至设定值,并使胀形成形模具温度降低至设定值后,取出成形后的复杂薄壁金属构件; 步骤六、胀形复杂薄壁金属构件后处理:对热气胀成形后的复杂薄壁金属构件进行工艺段去除,并对复杂薄壁金属构件端部和表面进行必要的去毛刺、抛光和清洗处理,得到最终所需的复杂薄壁金属构件。
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