[发明专利]一种基于电弧增材的钛合金圆盘类零件制造方法

说明书

本发明提供了一种基于电弧增材的钛合金圆盘类零件制造方法，将圆盘零件分为底、侧壁和法兰三部分组合制造，以钛合金板材作为零件的底和增材制造的基板，在基板上采用冷金属过渡（CMT）工艺电弧增材成形零件的筒形侧壁和法兰部分，侧壁和法兰部分成形后分别进行去应力退火，最后采用机械加工方式去除余量。

技术领域

本发明属于增材制造技术领域，具体涉及一种基于电弧增材的钛合金圆盘类零件制造方法。

背景技术

钛合金具有高强度、低密度、高断裂韧性、优异的耐腐蚀性，在军工电子等领域已应用，但由于导热性差、应变硬化倾向和对氧的活性化学反应，其制造一直面临挑战。

水铰链是雷达冷却系统的重要设备，外壳体是水铰链的主要组成构件之一，其常见的一种结构形式为圆盘形，材料为钛合金TC4。水铰链在工作过程中外壳体受液体压力、载体振动等多种不平衡力作用，因此要求壳体必须有足够的材料致密性、强度和刚度。

水铰链壳体尺寸较大，在传统制造时，通常采用铸造工艺，实践表明，铸造工艺存在以下问题：第一，铸造容易出现宏观偏析和缩孔缩松等冶金缺陷，内部质量难以保证，合格率低；第二，水铰链外壳具有品种多数量少的特点，铸造成形方法成本较高；第三，铸造涉及模具的设计制造，其整个制造周期长，很难满足产品快速研制的需求。另外，水铰链壳体可采用锻造工艺，首先成形大型圆棒毛坯，然后进行机械加工，其成形质量高，但切削量大，材料利用率低，加工周期长，制造成本较高。

发明内容

本发明提供了一种基于电弧增材的钛合金圆盘类零件制造方法，将圆盘零件分为底、侧壁和法兰三部分组合制造，以钛合金板材作为零件的底和增材制造的基板，在基板上采用冷金属过渡(CMT)工艺电弧增材成形零件的筒形侧壁和法兰部分，侧壁和法兰部分成形后分别进行去应力退火，最后采用机械加工方式去除余量。

本发明提供了一种基于电弧增材的钛合金圆盘类零件制造方法，该方法步骤如下：

步骤一：根据零件结构特点，选择电弧增材焊丝，确定成形工艺参数，包括焊接电流、送丝速度、焊接速度、扫描间距、层高。

步骤二：基板打磨去除氧化层和无水乙醇清洗吹干后，固定在工作台上。

步骤三：在工作舱内充入保护气体。

步骤四：按步骤一工艺参数，在基板上逐层堆积圆盘零件的筒形侧壁，机械臂控制焊枪堆积轨迹，每层由多道搭接而成，每堆积完一层焊枪抬高一个层高，如此反复直至达到筒形部分高度尺寸要求。

步骤五：将成形零件连同基板放入电加热炉，进行去应力退火处理。

步骤六：机械加工去除筒外壁氧化层，见光即可。

步骤七：基板固定在工作台上，用无水乙醇清洗筒外壁后吹干。

步骤八：重复步骤三。

步骤九：按步骤一工艺参数，在筒外壁上由机械臂和变位机联动成形法兰，变位机俯仰旋转90°，机械臂控制焊枪定位筒壁最高点，变位机沿Z轴单轴旋转运动，定枪堆积单道后，机械臂控制焊枪偏置，堆积下一道与前道形成搭接，每堆积完一层焊枪抬高单层高度，如此反复直至达到法兰直径尺寸要求。

步骤十：重复步骤五。

步骤十一：采用机械加工切削去除多余基板以及其它余量，得到满足尺寸要求的成品。

优选的，所述步骤一中，焊丝为直径1.0mm或1.2mm或1.6mm的TC4钛合金焊丝，焊丝化学成分：Al5.5～6.8％，V3.5～4.5％，Fe≤0.30％，C≤0.10％，N≤0.05％，H≤0.015％，O≤0.020％，余量为Ti，其中化学成分的单位是：wt.％。