本發(fā)明專利技術(shù)涉及一種不規(guī)則形狀鋼部件的成形方法，屬于機(jī)械加工技術(shù)領(lǐng)域。采用鑄造的方法，加工出坯料，然后采用熱機(jī)械加工的方法，分別將坯料加工成坯材，然后采用排布、疊層、堆垛的方法將坯材放入熱等靜壓包套中，經(jīng)過封邊焊、真空封裝后支撐預(yù)制坯，將預(yù)制坯放入到熱等靜壓爐中進(jìn)行擴(kuò)散連接，然后將包套去除，制備出不規(guī)則形狀的鋼部件。本發(fā)明專利技術(shù)方法可以用于制備各種合金成分、各種形狀的高性能結(jié)構(gòu)件，而且不需要大型的熱機(jī)械加工設(shè)備，具有效率高和成本低的優(yōu)點(diǎn)，適用于制備各種高強(qiáng)鋼結(jié)構(gòu)。
【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及，屬于機(jī)械加工
技術(shù)介紹
在制備金屬結(jié)構(gòu)件時，例如高強(qiáng)鋼結(jié)構(gòu)，為了制備出高性能的零件，往往對鑄造后的組織進(jìn)行熱機(jī)械加工，例如擠壓、鍛造、軋制等熱機(jī)械加工，從而可以打碎原始鑄造粗大的晶粒，使組織得到細(xì)化，從而得到高性能結(jié)構(gòu)件。但是，傳統(tǒng)的制備工藝對鑄造后的預(yù)制坯進(jìn)行熱機(jī)械加工，一般需要大型的熱機(jī)械加工設(shè)備，例如，擠壓設(shè)備、鍛造設(shè)備等，對于大尺寸的零件熱機(jī)械加工還存在變形不均勻，造成組織、性能不均勻的問題。電子束、激光成形等增量成形技術(shù)也可以用來制備金屬結(jié)構(gòu)件，一般是采用熔絲、熔粉后，將其逐層鋪覆來實現(xiàn)零件的成形，但是通過電子束、激光成形的零件一般是鑄態(tài)組織，通過后續(xù)的熱處理調(diào)控的難度較大，其中的一些缺陷很難通過后續(xù)熱處理彌合。
技術(shù)實現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的目的是提出，采用將熱機(jī)械加工過程進(jìn)行離散后，再通過擴(kuò)散連接來制備鋼結(jié)構(gòu)件，提高不規(guī)則形狀鋼部件的生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本，并提高鋼結(jié)構(gòu)件的性能，以適用于制備各種高強(qiáng)鋼結(jié)構(gòu)。本專利技術(shù)提出的不規(guī)則形狀的鋼部件的成形方法，包括以下步驟(I)根據(jù)待加工鋼部件的幾何尺寸，將鋼部件分割成多個尺寸相同的塊狀；(2)采用機(jī)械加工或鑄造的方法，將鋼材加工成長方體狀原始坯料；(3)對上述長方體狀坯料進(jìn)行鍛造，鍛造工藝參數(shù)為變形溫度860°C 1000°C，變形速率O. 02 O. I毫米/秒，變形量為50% 60%，對鍛造得到的坯料采用高壓水切割、線切割或機(jī)械加工的方法，加工成與步驟(I)塊狀尺寸和形狀相適應(yīng)的塊材；(4)將步驟(3)的塊材放入酸洗液中，進(jìn)行表面酸洗，去除塊材表面的污垢和氧化皮，酸洗液為鹽酸，鹽酸的摩爾濃度為I I. 2摩爾/升；(5)采用鑄造或機(jī)械加工的方法，用低碳鋼加工一個包套，包套內(nèi)部的空腔與待成形鋼部件的整體外形相適應(yīng)；(6)將步驟(4)的塊材根據(jù)鋼部件的形狀排列到包套的內(nèi)腔中，將排列有塊材的包套進(jìn)行封邊焊，對包套的內(nèi)腔進(jìn)行真空除氣和封裝；(7)將真空封裝后的包套放入熱等靜壓爐中，實現(xiàn)塊材之間的擴(kuò)散連接，熱等靜壓的壓力為50MPa 200MPa，溫度為900。。 1100°C，時間為2 4小時；(8)采用機(jī)械加工或化學(xué)銑削方法，去除待成形鋼部件的低碳鋼包套，得到鋼部件的預(yù)制坯，其中化學(xué)銑削的酸洗液為鹽酸，鹽酸的摩爾濃度為5 8摩爾/升；(9)對上述鋼部件預(yù)制坯進(jìn)行機(jī)械加工和表面處理，得到鋼部件。本專利技術(shù)提出的鋼結(jié)構(gòu)的制備方法，與傳統(tǒng)的制備鋼結(jié)構(gòu)的方法相比，采用將熱機(jī)械加工過程進(jìn)行離散，再通過熱等靜壓方法實現(xiàn)組合的方法制備鋼結(jié)構(gòu)，具有以下優(yōu)點(diǎn)I、本專利技術(shù)提出的鋼結(jié)構(gòu)制備方法，可以采用小型拉拔、軋制、鍛壓設(shè)備，降低了對設(shè)備的要求，即使是制備大尺寸零件，也不需要大型熱機(jī)械加工設(shè)備。2、本專利技術(shù)提出的鋼結(jié)構(gòu)制備方法，對鑄造后的鋼材料進(jìn)行了熱機(jī)械加工，可以通過優(yōu)化工藝參數(shù)，獲得所需要的組織狀態(tài)。3、本專利技術(shù)提出的鋼結(jié)構(gòu)的制備方法，根據(jù)鋼結(jié)構(gòu)的外形，通過將經(jīng)過熱機(jī)械加工的絲材、板材、塊才經(jīng)過編織或纏繞、疊層、堆垛后擴(kuò)散連接的方法來制備零件，可以通過調(diào)整塊狀坯料的尺寸和外形，來近凈成形地制備出鋼結(jié)構(gòu)，材料利用率較高。4、本專利技術(shù)可以用于制備各種合金成分、各種形狀的高性能結(jié)構(gòu)件，而且不需要大型的熱機(jī)械加工設(shè)備，具有效率高和成本低的優(yōu)點(diǎn)，適用于制備各種高強(qiáng)鋼結(jié)構(gòu)。具體實施例方式本專利技術(shù)提出的不規(guī)則形狀的鋼部件的成形方法，包括以下步驟·(I)根據(jù)待加工鋼部件的幾何尺寸，將鋼部件分割成多個尺寸相同的塊狀；(2)采用機(jī)械加工或鑄造的方法，將鋼材加工成長方體狀原始坯料；(3)對上述長方體狀坯料進(jìn)行鍛造，鍛造工藝參數(shù)為變形溫度860°C 1000°C，變形速率O. 02 O. I毫米/秒，變形量為50% 60%，對鍛造得到的坯料采用高壓水切割、線切割或機(jī)械加工的方法，加工成與步驟(I)塊狀尺寸和形狀相適應(yīng)的塊材；(4)將步驟(3)的塊材放入酸洗液中，進(jìn)行表面酸洗，去除塊材表面的污垢和氧化皮，酸洗液為鹽酸，鹽酸的摩爾濃度為I I. 2摩爾/升；(5)采用鑄造或機(jī)械加工的方法，用低碳鋼加工一個包套，包套內(nèi)部的空腔與待成形鋼部件的整體外形相適應(yīng)；(6)將步驟(4)的塊材根據(jù)鋼部件的形狀排列到包套的內(nèi)腔中，將排列有塊材的包套進(jìn)行封邊焊，對包套的內(nèi)腔進(jìn)行真空除氣和封裝；(7)將真空封裝后的包套放入熱等靜壓爐中，實現(xiàn)塊材之間的擴(kuò)散連接，熱等靜壓的壓力為50MPa 200MPa，溫度為900°C 1100°C，時間為2 4小時；(8)采用機(jī)械加工或化學(xué)銑削方法，去除待成形鋼部件的低碳鋼包套，得到鋼部件的預(yù)制坯，其中化學(xué)銑削的酸洗液為鹽酸，鹽酸的摩爾濃度為5 8摩爾/升；(9)對上述鋼部件預(yù)制坯進(jìn)行機(jī)械加工和表面處理，得到鋼部件。本專利技術(shù)方法的原理是，根據(jù)不規(guī)則形狀鋼部件的幾何形狀，將其離散成絲狀、板狀或塊狀，鋼部件的幾何外形包含于絲狀、板狀或塊狀組合后的幾何體中。然后，采用機(jī)械加工或鑄造方法，加工出棒狀、厚板、或塊狀坯料，采用熱機(jī)械加工的方法，分別為拉拔、軋制或鍛造，將坯料加工成絲材、板材或塊材，采用排布或編織或纏繞、疊層、堆垛的方法將絲材、板材、塊材放入低碳鋼包套的內(nèi)腔中，經(jīng)過封邊焊、真空封裝后通過熱等靜壓實現(xiàn)擴(kuò)散連接，將包套去除后，制備出具有一定形狀的鋼部件預(yù)制坯，再經(jīng)過機(jī)械加工、表面處理后，制備出鋼部件。本專利技術(shù)的制備方法，在制備易氧化材料的鋼部件時，可以在真空條件或氬氣保護(hù)下對坯料進(jìn)行拉拔、軋制或鍛造等熱機(jī)械加工，以防止氧化。以下介紹本專利技術(shù)方法的實施例實施例I :(I)待加工鋼部件的幾何尺寸為Φ50πιπιΧ150πιπι，將300M鋼部件分割成多個尺寸相同的塊狀，幾何尺寸為8mmX8mmX5mm ；(2)采用機(jī)械加工的方法，將300M鋼材加工成長方體狀原始坯料，8mmX8mmX1Omm ；(3)對上述長方體狀坯料進(jìn)行鍛造，鍛造工藝參數(shù)為變形溫度920°C，變形速率O. 02毫米/秒，變形量為50%，對鍛造得到的坯料采用機(jī)械加工的方法，加工成尺寸為8mm X 8mm X 5mm 的塊材；(4)將步驟(3)的塊材放入鹽酸溶液中，進(jìn)行表面酸洗，去除塊材表面的污垢和氧化皮，鹽酸的濃度為I摩爾/升，酸洗時間為5分鐘，酸洗溫度為55°C ；(5)采用機(jī)械加工的方法，用Q235鋼加工一個包套，包套的尺寸為Φ56πιπι(內(nèi)徑) 60mm (外徑)X 150mm ;(6)將步驟(4)的塊材根據(jù)鋼部件的形狀排列到包套的內(nèi)腔中，將排列有塊材的包套進(jìn)行封邊焊，對包套的內(nèi)腔進(jìn)行真空除氣和封裝；(7)將真空封裝后的包套放入熱等靜壓爐中，實現(xiàn)塊材之間的擴(kuò)散連接，熱等靜壓的壓力為lOOMPa，溫度為1100°C，時間為2小時；(8)采用機(jī)械加工，去除上述鋼部件的預(yù)制坯的低碳鋼包套，得到鋼部件的預(yù)制坯；(9)對上述鋼部件預(yù)制坯進(jìn)行機(jī)械加工和表面處理，得到300M鋼部件。實施例2 (I)待加工鋼部件的幾何尺寸為Φ50πιπιΧ150πιπι，將300M鋼部件分割成厚度相同的板狀，幾何尺寸為Φ50ι πιΧ2πιπι;(2)采用機(jī)械加工的方法，在厚度為3mm的300M鋼板材上采用高壓水切割的方法切割出幾何尺寸為Φ50ι πιΧ2πιπι的板材；(3)將步驟(2)的板材放入鹽酸溶液中，進(jìn)行表面酸洗，去除板材表面本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種不規(guī)則形狀的鋼部件的成形方法，其特征在于該成形方法包括以下步驟：（1）根據(jù)待加工鋼部件的幾何尺寸，將鋼部件分割成多個尺寸相同的塊狀；（2）采用機(jī)械加工或鑄造的方法，將鋼材加工成長方體狀原始坯料；（3）對上述長方體狀坯料進(jìn)行鍛造，鍛造工藝參數(shù)為：變形溫度860℃～1000℃，變形速率0.02～0.1毫米/秒，變形量為50％～60%，對鍛造得到的坯料采用高壓水切割、線切割或機(jī)械加工的方法，加工成與步驟（1）塊狀尺寸和形狀相適應(yīng)的塊材；（4）將步驟（3）的塊材放入酸洗液中，進(jìn)行表面酸洗，去除塊材表面的污垢和氧化皮，酸洗液為鹽酸，鹽酸的摩爾濃度為1～1.2摩爾/升；（5）采用鑄造或機(jī)械加工的方法，用低碳鋼加工一個包套，包套內(nèi)部的空腔與待成形鋼部件的整體外形相適應(yīng)；（6）將步驟（4）的塊材根據(jù)鋼部件的形狀排列到包套的內(nèi)腔中，將排列有塊材的包套進(jìn)行封邊焊，對包套的內(nèi)腔進(jìn)行真空除氣和封裝；（7）將真空封裝后的包套放入熱等靜壓爐中，實現(xiàn)塊材之間的擴(kuò)散連接，熱等靜壓的壓力為50MPa～200MPa，溫度為900℃～1100℃，時間為2～4小時；（8）采用機(jī)械加工或化學(xué)銑削方法，去除待成形鋼部件的低碳鋼包套，得到鋼部件的預(yù)制坯，其中化學(xué)銑削的酸洗液為鹽酸，鹽酸的摩爾濃度為5～8摩爾/升；（9）對上述鋼部件預(yù)制坯進(jìn)行機(jī)械加工和表面處理，得到鋼部件。...
【技術(shù)特征摘要】
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：趙冰，
申請(專利權(quán))人：趙冰，
類型：發(fā)明
國別省市：
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