[发明专利]一种采用锻造和增材制造复合成形金属大型构件的方法

权利要求书

1.一种采用锻造和增材制造复合成形金属大型构件的方法，用于制造具有复杂形状细节构造的金属大型构件，其特征在于，包括如下步骤：

第一步，将金属大型构件的模型分为复杂、难成形构造中的至少一种以及基体；复杂、难成形构造中的至少一种采用两段式加工或一次性加工；

对于两段式加工，将单个复杂和/或难成形构造分为结构相对简单的基部和相对复杂的支部；其中，基部作为基体上的凸台，与基体一同锻造成型；对于一次性加工，在基体上锻造与复杂和/或难成形构造位置相对应的第一凹槽；

对基体设计用于锻造的模具、荒坯和制坯工装，采取数值模拟的方式对基体锻造过程和结果进行预测，根据基体的材料和形状特点制定锻造工艺；

第二步，先用自由锻方法将铸锭开坯，得到锭料；然后将锭料两端切除，并按基体尺寸将锭料分割；

第三步，利用分割后的锭料对基体制坯，得到坯料；

第四步，对坯料依次进行加热、预锻、终锻、机加工、冷却、清理和热处理，得到基体的锻件；

第五步，将金属大型构件中未成形的复杂和/或难成形构造建模，生成相应的三维实体模型；

第六步，将三维实体模型切片分层，从而将三维实体信息转化为二维轮廓信息，输入数控系统；

第七步，在数控系统的控制下，用同步送粉激光熔覆的方法将金属粉末按照未成形的复杂和/或难成形构造的二维轮廓信息在基体上的凸台或第一凹槽位置逐层堆积，得到完整的金属大型构件；所述数控系统至少需要5轴，包括X、Y、Z方向的移动以及激光加工头的转动和摆动，用于控制激光熔覆枪头及送粉喷头的同步运动，以确保任意形状构件的成形。

2.如权利要求1所述的一种采用锻造和增材制造复合成形金属大型构件的方法，其特征在于，对于两段式加工，在凸台上开设第二凹槽，进行LSF增材制造时，从第二凹槽中开始制造支部。

3.如权利要求2所述的一种采用锻造和增材制造复合成形金属大型构件的方法，其特征在于，第二凹槽为十字形。

4.如权利要求2所述的一种采用锻造和增材制造复合成形金属大型构件的方法，其特征在于，第二凹槽深度为1mm～50mm。

5.如权利要求1所述的一种采用锻造和增材制造复合成形金属大型构件的方法，其特征在于，第一凹槽深度为1mm～50mm。

6.如权利要求1所述的一种采用锻造和增材制造复合成形金属大型构件的方法，其特征在于，同步送粉激光熔覆采用的激光功率为300W～8.0KW。

7.如权利要求1～4任意一项所述的一种采用锻造和增材制造复合成形金属大型构件的方法，其特征在于，所述金属粉末的材料为钛合金、铝合金、镍基高温合金或钢，金属粉末的尺度为15μm～500μm。

8.如权利要求1～4任意一项所述的一种采用锻造和增材制造复合成形金属大型构件的方法，其特征在于，在激光熔覆的过程中，引入惰性气体保护气氛。