一种金属复合材料零件的成形方法
【技术领域】
[0001]本发明属于机械制造的增材制造领域，具体提供了一种金属复合材料零件的成形方法。
【背景技术】
[0002]金属复合材料能够极大地改善单一金属材料的机械性能，广泛应用于石油、化工、船舶、机械制造、电力、水利食品等工业领域。国内外金属复合材料的生产方式主要有固-液相结合法、固相间结合法、叠板热轧法、扩散压接法等，其中爆炸焊接和热轧轧制工艺发展最为成熟，广泛应用与钛-钢复合板的制作。
[0003]现阶段金属复合材料制作过程对周围环境要求极高，经常会出现接触界面有裂缝、分层等缺陷，通常只能制造如板材等等外部形状单一结构，不适用于形状复杂零件的生产，而且存在零件尺寸精度不高，需要进行表面处理等缺点。
[0004]金属喷射沉积成形是基于离散堆积的成形原理，在三维CAD模型驱动下，运动系统带动喷头沿每一层成形路径进行液态金属的喷射沉积，经过逐层喷射、沉积、固化、结合，最后得到成形三维金属零部件。该技术可实现多种金属的任意组合成形，可成形复杂形状的零件，制造周期短、成形效率高，适合小批量、个性化零件的生产，但其成形零件表面精度等级不闻。
[0005]针对现有金属复合材料零件制造方法以及金属喷射沉积成形方法存在的一些缺陷，本发明提出了一种金属复合材料零件的成形方法，将金属喷射沉积成形技术与传统铸造工艺的有机结合起来，可以生产结构复杂的金属复合材料零件，并且成形精度高，有效地防止不同金属结合面间产生的分层、裂缝等缺陷。
【发明内容】
[0006]针对目前金属复合材料接触面存在分层、裂缝，成形形状简单以及金属喷射沉积成形零件表面精度等级不高等缺陷，本发明的目的是提供一种成形尺寸精度高、成形界面结合性能良好、可成形复杂形状的金属复合材料零件的成形方法。
[0007]1、建立预成形金属复合材料零件的三维CAD模型，并包含材料信息；
2、根据金属复合材料零件的形状，制作零件的模具；
3、在零件三维模型的高度方向上进行分层处理，结合零件的材料信息，得到每层的扫描路径；
4、将金属分别加热至液态，在已制作的模具内部，按照每层的层材料信息将多种金属溶液进行逐层喷射，直至成形结束；
5、待零件冷却后，取下模具，得到最终的金属零件。
[0008]上述成形方法的模具，其材料可以为树脂砂、覆膜砂、水玻璃砂、石膏、陶瓷中任意一种。
[0009]上述成形方法的模具，其顶端为中空的非封闭类型。
[0010]上述成形方法的层材料信息，根据零件自身特性，每层的金属材料可以为一种或者是多种金属的任意组合。
[0011]综上所述，本发明提供的金属复合材料零件的成形方法，可以生产形状复杂、结合致密、尺寸精度高的金属零件，可实现金属复合材料零件的精密、快速制造。
【附图说明】
[0012]下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
[0013]图1为本发明的一种金属复合材料零件的成形发法的工艺流程图。
[0014]图2为采用本发明方法制造的金属复合材料零件的剖视图。
[0015]图3为采用本发明方法制造的金属复合材料零件的俯视图。
【具体实施方式】
[0016]为了更加清楚地表达出本发明的成形特点，以下列举一个由A、B两种金属组成的金属复合材料零件的实施例，但不作为对本发明的限定，如果本领域的技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，进行其他实施例，均应属于本发明的保护范围。
[0017]下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
[0018]使用CAD软件建立零件的三维模型，并将零件的材料信息添加到模型中。根据零件的外部形状，运用覆膜砂制造出零件的模具。
[0019]将CAD模型在高度方向上进行分层处理，结合每层的材料信息，运用计算机生成每层的扫描路径；对八、B金属分别进行加热处理，使其变成液态；在模具内部，A、B金属液按照各层的材料信息，沿扫描路径进行逐层喷射沉积成形。
[0020]成形完毕后，待零件冷却，取出模具，得到金属复合材料零件。
[0021]以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种金属零件的成形方法，其特征在于:包括以下五个步骤: (O建立预成形金属复合材料零件的三维CAD模型，并包含材料信息； (2)根据金属零件的形状，制造零件的模具； (3)对零件的三维模型在高度方向上进行分层处理，结合零件的材料信息，得到每层的扫描路径； (4 )将金属分别加热至熔融态，在已制造模具的内部，按照含层材料信息的扫描路径将多种金属溶液进行逐层喷射沉积成形，直至成形结束； (5)待零件冷却后，取下模具，得到最终的金属复合材料零件。
2.根据权利要求1所述的一种金属复合材料零件的成形方法，其特征在于，所述模具材料为树脂砂、覆膜砂、水玻璃砂、石膏、陶瓷中任意一种或几种。
3.根据权利要求1所述的一种金属复合材料零件的成形方法，其特征在于，所述模具顶端为非封闭结构。
4.根据权利要求1所述的一种金属零件的成形方法，其特征在于，所述层材料信息根据零件自身特性，每层的金属材料可以为一种或者是多种金属的任意组合。
【专利摘要】本发明公开了一种金属复合材料零件的成形方法，是金属喷射堆积成形技术与传统铸造工艺的有机结合，属于一种机械制造领域的增材制造技术。具体步骤如下：利用CAD软件建立预成形金属复合材料零件三维模型，填加材料信息，根据零件的形状制作出零件的模具；将零件的三维模型在高度方向上进行分层处理，得到每层的扫描路径；通过加热装置分别对金属进行加热，使其融化成液态；在模具内部，按照含有材料信息的扫描路径将多种金属溶液进行逐层喷射堆积成形；成形结束后，待零件冷却后，将模具取下，得到最终的金属复合材料零件。该成形方法可以直接制造出形状复杂、尺寸精度高的金属复合材料零件。
【IPC分类】B22F3-115
【公开号】CN104550959
【申请号】CN201410792449
【发明人】单忠德, 刘丰, 宋祥宇, 戎文娟, 刘倩
【申请人】机械科学研究总院先进制造技术研究中心
【公开日】2015年4月29日
【申请日】2014年12月19日