[发明专利]一种双金属复合构件的制造方法

说明书

本发明公开了一种双金属复合构件的制造方法，其特征在于包括有以下步骤：(1)通过金属增材制造手段在镶嵌件实心层(101)的至少局部表面制造镶嵌件多孔结构层(102)，形成金属镶嵌件(1)；(2)将金属镶嵌件(1)固定在铸造模具(4)内，将融化的另一种金属液通过铸造模具(4)的模具浇口(401)浇注到铸造模具(4)内形成金属浇注件(2)，其中，部分金属液填充到镶嵌件多孔结构层(102)的孔隙中，并与镶嵌件多孔结构层(102)一起组成双金属过渡区(3)。与现有技术相比，本发明的方法能够做结构复杂产品，且制得的产品双金属界面连接强度高、不易脱连失效。

技术领域

本发明涉及铸造成形技术领域，具体指一种提高界面结合强度的双金属复合构件的制造方法，适用于具有复杂工况要求的零件使用。

背景技术

双金属复合铸造技术将两种不同性能的材料连接在一起，可以在零件的不同部位实现材料的不同性能，将不同材料的优势结合起来，具有很大的应用前景。以汽车、装甲车辆用发动机为例，为了实现节能减排及轻量化的目的，轻质铝合金材料获得广泛应用，为解决铝合金材料强度和耐磨性不足的问题，铝/铁或铝/钢双金属材料被应用于发动机缸体和缸盖等产品中，双金属铸造成为一种具有独特优势的工艺手段。

现有的双金属复合铸造技术，一般是预制表面光滑的金属嵌件，然后将另外一种低熔点的金属复合浇注在一起，实现两种金属在连接界面上形成冶金结合。如专利申请号为CN200910076211.2(公布号为CN101456069A)的发明专利《一种双金属复合锤头的制造方法及锤柄预制件》的背景技术中提到镶铸双金属复合锤头的方法是：首先用一种材料预制锤柄或锤头，然后将预先制造的锤柄或锤头(称为预制件)放入砂型内，重力下浇注另一种液体金属将预制件包覆，铸造成整个锤头。

这种冶金结合的厚度一般在十几到几十微米，连接层厚度较薄，而且连接强度不高，导致双金属零件在后期使用时易发生脱连失效。这是由于双金属的液-固复合浇注过程中两种金属的物理化学性质差异较大，且接触时间短，降温速度快，很难形成有效的熔合区，严重影响两种金属的结合，成为制约双金属复合铸造材料生产和应用的瓶颈。如何使双金属铸件具有良好的结合性能，是双金属复合铸造的研究重点。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的现状，提供一种双金属复合构件的制造方法，该方法能够做结构复杂产品，且制得的产品双金属界面连接强度高、不易脱连失效。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种双金属复合构件的制造方法，其特征在于包括有以下步骤：

(1)根据零件的功能需求，将零件设计成金属镶嵌件与金属浇注件组成，通过金属增材制造手段在镶嵌件实心层的至少局部表面制造镶嵌件多孔结构层，形成金属镶嵌件；

(2)将金属镶嵌件固定在铸造模具内，将融化的另一种金属液通过铸造模具的模具浇口浇注到铸造模具内形成金属浇注件，其中，部分金属液填充到镶嵌件多孔结构层的孔隙中，并与镶嵌件多孔结构层一起组成双金属过渡区，凝固后的金属浇注件与金属镶嵌件通过该双金属过渡区连接到一起，形成一个整体零件，即所需的双金属复合构件。

优选地，所述的金属镶嵌件采用熔点不低于金属浇注件熔点的金属材料制成。

优选地，所述的金属增材制造方法可以为激光选区熔融(SLM)、电子束选区熔融(EBM)、电弧增材制造(WAAM)等。

优选地，所述金属镶嵌件与金属浇注件的结合界面上均布置有所述的镶嵌件多孔结构层，从而保证金属浇注件与金属镶嵌件各个位置的结合界面均有足够大的接触面积。

优选地，所述的镶嵌件多孔结构层为具有一定厚度的三维连通的多孔结构，可以使融化的金属液流入该多孔结构中，形成致密的双金属过渡区。

进一步，所述镶嵌件多孔结构层的厚度可以为等厚度，也可以根据零件强度需求设计为变厚度。