[发明专利]一种摩擦热增材制造装置及方法

说明书

本发明属于搅拌摩擦焊接技术领域，具体涉及一种摩擦热增材制造装置及方法，其中，摩擦热增材制造装置包括搅拌头和送料滚轮，其中，所述搅拌头内设有适于填充材料通过的中心空腔，所述中心空腔的下端向内收合以形成与所述填充材料摩擦接触的摩擦产热面；所述送料滚轮设于所述搅拌头上方，并夹持在所述填充材料的两侧，适于向所述中心空腔递送所述填充材料。上述结构通过构建摩擦产热面，并以摩擦产热面处的摩擦热作为热源，使增材材料只是达到塑化状态而不熔焊，避免增材材料被高温烧损。

技术领域

本发明属于搅拌摩擦焊接技术领域，具体涉及一种摩擦热增材制造装置及方法。

背景技术

随着制造技术的发展，目前正在从传统的制造方式逐步向先进制造方向进行转变，其中增材制造技术具有快速高效的特点，成为先进制造技术的一个典型代表。增材技术在航空航天、轨道交通以及船舶运输等制造业已经得到广泛地研究及应用。目前，增材技术多采用激光、电子束及电弧等熔化填料的方式，但是熔化焊填料方式具有较高的热输入，会极大的增加接头内晶粒、使得强化相溶解，使材料的凝固过程中产生裂纹、气孔等缺陷，进而导致接头性能下降；此外，较高的热输入还会烧毁增材材料。

发明内容

本发明的目的在于提供一种摩擦热增材制造装置及方法，以克服现有增材制造连接过程中会出现连接缺陷的问题。

本发明一方面提供了一种摩擦热增材制造装置，包括：

搅拌头，所述搅拌头内设有适于填充材料通过的中心空腔，所述中心空腔的一端向内收合以形成与所述填充材料摩擦接触的摩擦产热面；

送料滚轮，所述送料滚轮设于所述搅拌头一侧，并夹持在所述填充材料的两侧，适于驱动以向下递送所述填充材料以使所述填充材料与所述摩擦产热面抵接。

如上所述的摩擦热增材制造装置，进一步优选为，还包括搅拌凸台，所述搅拌凸台设于所述搅拌头的下端，且所述搅拌凸台上设有与所述中心空腔连通的中空通道。

如上所述的摩擦热增材制造装置，进一步优选为，所述搅拌凸台呈圆台状或圆柱状，且所述搅拌凸台的外表面设有螺纹。

如上所述的摩擦热增材制造装置，进一步优选为，所述中空通道的内表面设有驱动螺纹槽。

如上所述的摩擦热增材制造装置，进一步优选为，所述中空通道的截面呈X型、Y型或圆形。

如上所述的摩擦热增材制造装置，进一步优选为，所述摩擦产热面为斜面或锥螺纹面，所述斜面或所述锥螺纹面与所述搅拌头的中心轴线的夹角为1-60°。

如上所述的摩擦热增材制造装置，进一步优选为，所述摩擦产热面为台阶产热面，所述台阶产热面包括交替连接的平面台阶和导向斜面，所述导向斜面与所述搅拌头的中心轴线的夹角为1-60°。

如上所述的摩擦热增材制造装置，进一步优选为，所述送料滚轮成对布设，且每对所述送料滚轮对称布设于填充材料的两侧。

如上所述的摩擦热增材制造装置，进一步优选为，所述送料滚轮为1-10对，当所述送料滚轮为多对时，多对所述送料滚轮沿所述填充材料的递送依次布设。

本发明另一方面还提供了一种摩擦热增材制造方法，其采用上述任意一项所述的摩擦热增材制造装置，包括：

将基板固定，在焊接中保持基板不发生位移；

将柱状的填充材料插装于搅拌头的中心空腔，并通过送料滚轮夹紧；

驱动所述搅拌头和送料滚轮，并在搅拌头和送料滚轮的共同作用下，使填充材料达到塑形状态或半固态；

控制搅拌头向前移动，进行增材制造。