[发明专利]大型薄壁环件轴向层叠式搅拌摩擦焊接增材成形工艺

说明书

大型薄壁环件轴向层叠式搅拌摩擦焊接增材成形工艺，先采用径‑轴向热轧技术制备出片状薄壁环件单体，然后采用搅拌摩擦焊接增材成形技术进行片状薄壁环件单体轴向层叠式焊接成形，焊接所用的焊接线材需要通过激光加热器进行预热，便于焊接过程中焊接线材的塑化，同时焊接过程中，需要采用超声波激振器对塑化的金属进行微锻处理，保证所形成焊缝的金属组织形态近似完全形成焊核；沿焊缝焊接一周后，焊接线材不断填充匙孔，同时搅拌头缓慢地从工件中抽出，从而完成第一层片状薄壁环件单体的焊接；最后逐层进行薄壁环件轴向层叠式搅拌摩擦焊接增材成形，本发明显著提高材料的利用率，降低能源消耗，提高产品的整体性能。

技术领域

本发明属于大型金属环件成形技术领域，具体涉及大型薄壁环件轴向层叠式搅拌摩擦焊接增材成形工艺。

背景技术

随着我国石油化工、电力、船舶、航空航天和装备制造业的快速发展，环件需求量不断增加，品种越来越多，尺寸越来越大，所用材料种类也日益呈现多样化。对于中小型环件而言，现在比较普遍的成形技术是利用轧环机进行环件轧制。然而，对于大型环件而言，由于成形过程需要巨大的成形力来完成，大型轧制锻压设备制造困难、制造成本高，受轧机成形能力和产品成形质量的限制，很难用轧制技术实现其成形。随着铸锭增大凝固速度慢、材料偏析严重、晶粒粗大和裂纹铸造缺陷在后期轧制锻压过程中不能全部消除，导致部分环件的延伸率及强度不能满足设计要求。在实际生产中，极易出现夹皮、型腔充不满、粗晶等现象。而且大型环件成功轧制往往是以较多材料损耗，较高能源消耗为代价的。另外，现有的搅拌摩擦焊接容易在焊缝处形成飞边、凹坑和匙孔等缺陷。因此，传统大型薄壁环件的加工方法已无法满足市场提出的高效、节能节材、性能优越的制造要求。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供大型薄壁环件轴向层叠式搅拌摩擦焊接增材成形工艺，通过该工艺制备出焊缝处金属组织完全形成焊核的高性能大型薄壁环件，能够显著提高材料的利用率，降低能源消耗，提高产品的整体性能。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

大型薄壁环件轴向层叠式搅拌摩擦焊接增材成形工艺，包括以下步骤：

1)片状薄壁环件单体轧制成形：采用径-轴向热轧技术进行片状薄壁环件制坯，将准备好的金属锭通过下料、制坯、环轧、热处理和机加工工艺制备出片状薄壁环件单体；