[发明专利]一种基于熔化沉积与半固态搅拌的复合制造设备及方法

权利要求书

1.一种基于熔化沉积与半固态搅拌的复合制造设备，其特征在于包括：

(1)成形工作台包括变位机、旋转工作台；

(2)所述熔化沉积模块包括电弧熔覆沉积、激光熔覆沉积或电子束熔覆沉积的一种或以上多种复合的熔覆沉积设备；

(3)所述温度检测部分包括红外热像仪，用于实时检测顶部凝固成形沉积层的温度，用于调控搅拌工具头与熔池的距离，使得搅拌工具头的工作温度处于(0.6-0.9)熔化温度；

(4)所述半固态搅拌模块包括搅拌工具头以及控制系统，工具头的表面具有螺纹花样，工具头的形状以及螺纹花样均不做限定

(5)所述扫描检测部分包括激光三维扫描仪及三维模型的对比分析软件，用于监测、扫描增材制造后的工件形状，并与目标零件进行对比分析，从而确定需要减材的区域；

(6)所述减材模块包括可以切换车、铣、刨、磨的刀库，用于增材后零件的精密加工。

2.应用如权利要求1所述的设备的方法，其特征在于，过程具体如下：

(1)首先对所需要加工的三维零件进行分层切片，并设置增材制造的加工路径；

(2)通过送料装置将打印材料送至待成形区，并通过电弧、激光或电子束将打印材料熔化滴入至基板，并形成熔池，熔池凝固后形成沉积层；

(3)通过红外热像仪实时检测顶部凝固成形沉积层的温度，调整搅拌工具头与熔池的距离，使得搅拌工具头的工作温度处于(0.6-0.9)熔化温度；

(4)通过旋转工具头与半固态的材料进行机械搅拌，使材料发生均匀的塑性变形，增加材料的致密性，并使晶粒细化，提高力学性能；

(4)采用以上步骤，并通过变位机、旋转工作台的协调运动，按照预设轨迹，逐层熔覆沉积以及进行机械搅拌，形成三维零件；

(5)增材结束后，待零件冷却，通过旋转工作台的配合移动，利用激光三维扫描仪对成形零件进行扫描，获得增材后零件完整的三维模型；通过Geomagic Qualify 2013软件和预先设计的目标三维模型进行对比，评估实际增材零件的三维模型和理想三维模型的偏差，并确定下一步骤减材过程需要加工的区域；

(6)将旋转工具头切换至车、铣、刨或磨刀具，对增材零件的粗糙表面进行减材加工，最终获得与目标零件几何形状相一致的成形零件。