一种激光快速成形用环形夹层构件成形工装的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种激光成形工装。
【背景技术】
[0002]环形夹层结构兼有弹体和进气道的功能，属于一种结构-功能一体化的设计，可作为结构件应用于武器系统，能够满足型号轻质化的需求，如图2所示。
[0003]激光快速成形技术可用于该类结构件的成形与制备。该技术以激光束为能量源，在计算机CAD建模和分层切片的基础上，沿高度方向逐层堆积金属粉材，从而最终获得三维实体零件的成形工艺。在成形过程中，送粉头53与激光头51同轴，随着激光头51的移动进行同轴运动，由气流将粉末52吹至熔池54内，在激光的熔融作用下堆积成形，其工艺过程如图1(a)、图1(b)所示，图1(a)为成型轨迹到分层截面的过程，形成熔覆层55，图1(b)为分层截面到实体零件的过程。但在过去的研制生产中，由于激光快速成形工艺所固有的热应力的影响，这类构件在制备过程中易发生变形，使产品腔道截面发生变化，无法满足设计指标。
[0004]此前生产中所用工装多为简单的杆状支撑工装，对截面变形情况仅能起到部分改善作用，且无法随构件堆积的进行逐步进行调整，不能满足构件的成形需求。
【实用新型内容】
[0005]本实用新型要解决的技术问题是:克服现有技术的不足，本实用新型提供了一种激光快速成形用环形夹层构件成形工装，用于环形夹层构件的激光快速成形，解决环形夹层构件成形难度高、内应力大、易于发生变形的问题，实现良好的尺寸精度控制。
[0006]本实用新型所采用的技术方案是:一种激光快速成形用环形夹层构件成形工装，包括:底座、镶块、螺杆;镶块为扇形圆弧块状结构，镶嵌在环形夹层构件的夹层之间；镶块通过螺杆与底座连接固定，并通过螺杆调整与底座之间的距离;镶块的扇形圆弧的外轮廓与环形夹层构件中由平板形结构分割夹层所形成的扇形圆弧轮廓一致;所述环形夹层构件包括内外两层圆筒，内外两层圆筒形成夹层，两层圆筒之间由沿半径方向的平板形结构形结构相连。
[0007]所述镶块的数量与环形夹层构件中由平板形结构分割夹层所形成的扇形圆弧空间的数量一致。
[0008]所述镶块的高度为20mm?40mm。
[0009]本实用新型与现有技术相比的优点在于:
[0010](I)本实用新型能够提高产品的尺寸精度，采用与环形夹层构件结构向适应的镶块并配合可完成升降的螺杆，在加工过程中应用该工装后，能够有效减小环形夹层构件在成形过程中的径向尺寸变化，解决了环形夹层构件成形难度高、内应力大、易于发生变形的冋题，使广品精度有明显提尚。
[0011](2)本实用新型提高了成形工装的尺寸适应性;通过螺杆的调整，镶块可以在轴向方向移动，能够适应所需生产的环形夹层构件轴向尺寸的变化，提高了成形工装的尺寸适应性。
[0012](3)本实用新型通过成形工装的螺杆调节与热处理制度的结合，完善了环形夹层构件的生产工艺，有利于保障成形工艺的顺利进行，操作简便，易于工程实现。
【附图说明】
[0013]图1为激光快速成形原理示意图；
[0014]图2为环形夹层结构示意图；
[0015]图3本实用新型的工装结构示意图。
【具体实施方式】
[0016]本实用新型应用于环形夹层构件的激光成形过程中，如图2所示，环形夹层构件包括内外两层圆筒，内外两层圆筒形成夹层，两层圆筒之间由沿半径方向的平板形结构相连。
[0017]本实用新型提供了一种激光快速成形用环形夹层构件成形工装，包括底座4、镶块
2、螺杆1，如图3所示。镶块2为扇形圆弧块状结构，有一定的高度，扇形圆弧的外轮廓与所要生产的环形夹层构件中由圆筒间的平板形结构分割夹层所形成的扇形圆弧轮廓一致;镶块2的数量与环形夹层构件中由圆筒间的平板形结构分割夹层所形成的扇形圆弧空间的数量一致;成形过程中，环形夹层构件直接在底座上成形，并将镶块2镶嵌在构件的夹层之间。镶块2和底座4之间通过螺杆I连接固定，并可通过螺杆I调整镶块2和底座4之间的相对位置。
[0018]根据环形夹层构件在成形过程中的变形特点，镶块2设计为镶嵌在内外壁之间的镶嵌工装，并按仿形的方式设计工装外形，使其能够与内外壁紧密贴合，保证成形过程中起到支撑的作用。
[0019]镶块位置的调整:随激光快速成形过程的进行，产品沿轴向方向逐渐增高。为此设计了螺杆I调节装置，以便于镶块2位置的调整。
[0020]镶块所用材料:镶块2所用材料应与所制备构件的材料热物理性能一致或相近，热膨胀系数差异小于10%即两者热膨胀系数的差值绝对值与环形夹层构件所用材料的热膨胀系数之比小于10%。
[0021]成形初期，在底座4上开始环形夹层构件的堆积和成形，堆积到一定轴向高度后(50mm?80mm)，嵌入镶块2并使镶块2保持低于堆积表面5mm?1mm的距离，带成形工装进行一次去应力退火;随后进行后续成形，待成形高度再次增加50mm?80mm后，再次带工装进行去应力退火，并用螺杆调解镶块位置至再次低于堆积表面5mm?1mm处。重复上述过程，直至完成构件的成形。
[0022]本实用新型未详细说明部分属于本领域技术人员公知技术。
【主权项】
1.一种激光快速成形用环形夹层构件成形工装，其特征在于，包括:底座(4)、镶块(2)、螺杆(I);镶块(2)为扇形圆弧块状结构，镶嵌在环形夹层构件的夹层之间；镶块(2)通过螺杆(I)与底座(4)连接固定，并通过螺杆(I)调整与底座(4)之间的距离;镶块(2)的扇形圆弧的外轮廓与环形夹层构件中由平板形结构分割夹层所形成的扇形圆弧轮廓一致;所述环形夹层构件包括内外两层圆筒，内外两层圆筒形成夹层，两层圆筒之间由沿半径方向的平板形结构形结构相连。2.根据权利要求1所述的一种激光快速成形用环形夹层构件成形工装，其特征在于:所述镶块(2)的数量与环形夹层构件中由平板形结构分割夹层所形成的扇形圆弧空间的数量一 Sc ο3.根据权利要求1或2所述的一种激光快速成形用环形夹层构件成形工装，其特征在于:所述镶块(2)的高度为20mm?40_。
【专利摘要】一种激光快速成形用环形夹层构件成形工装，包括：底座(4)、镶块(2)、螺杆(1)；镶块(2)为扇形圆弧块状结构，镶嵌在环形夹层构件的夹层之间；镶块(2)通过螺杆(1)与底座(4)连接固定，并通过螺杆(1)调整与底座(4)之间的距离；镶块(2)的扇形圆弧的外轮廓与环形夹层构件中由平板形结构分割夹层所形成的扇形圆弧轮廓一致。本实用新型用于环形夹层构件的激光快速成形，解决环形夹层构件成形难度高、内应力大、易于发生变形的问题，实现良好的尺寸精度控制。
【IPC分类】B22F3/105, B33Y30/00
【公开号】CN205270860
【申请号】CN201520962880
【发明人】徐桂华, 姚草根, 张海洋, 王超
【申请人】航天材料及工艺研究所, 中国运载火箭技术研究院
【公开日】2016年6月1日
【申请日】2015年11月26日