[發明專利]一種靜軸肩攪拌摩擦焊的靜軸肩裝置及增材制造方法

在審

• 申請號: 201710606621.8
• 申請日: 2017-07-24
• 公開（公告）號: CN107160030A
• 公開（公告）日: 2017-09-15
• 發明（設計）人: 汪樟鋒;柯黎明;黃春平;黃碩文;吳本強;張鵬;張璟陽;趙俊吉
• 申請（專利權）人: 南昌航空大學
• 主分類號: B23K20/12
• 分類號: B23K20/12;B33Y10/00;B33Y30/00
• 代理公司: 北京高沃律師事務所11569
• 代理人: 王加貴

1.一種靜軸肩攪拌摩擦焊的靜軸肩裝置，其特征在于，包括：攪拌頭、靜軸肩和滾輪軸承，在所述靜軸肩的上表面中心位置沿豎直方向開有同心的臺階孔，所述攪拌頭穿過所述臺階孔，所述滾輪軸承豎直設置在所述臺階孔側部且突出所述靜軸肩的下端斷面，所述臺階孔自上而下包括上臺階孔、中臺階孔和下臺階孔，且所述上臺階孔、中臺階孔和下臺階孔的直徑依次減小，所述攪拌頭一端的攪拌針穿過所述下臺階孔，所述中臺階孔與所述攪拌頭間隙配合，所述攪拌頭套接有所述定心軸承，所述定心軸承設置在所述上臺階孔內。

2.根據權利要求1所述的靜軸肩攪拌摩擦焊的靜軸肩裝置，其特征在于，所述上臺階孔與所述定心軸承采用過盈配合，所述中臺階孔的直徑大于所述攪拌頭的直徑1～2mm，所述下臺階孔的直徑比所述攪拌針的直徑大0.2～0.3mm。

3.根據權利要求1所述的靜軸肩攪拌摩擦焊的靜軸肩裝置，其特征在于，還包括滾輪軸和所述滾輪軸承的滾輪軸孔，所述滾輪軸水平穿過所述滾輪軸孔將所述滾輪軸承固定在所述靜軸肩上，所述滾輪軸孔的中心距所述靜軸肩下端斷面的距離H比所述滾輪軸承的半徑R小0.1～0.2mm，所述滾輪軸與所述滾輪軸孔過盈配合，所述滾輪軸承底部切點到所述靜軸肩下端斷面的距離大于0.15～0.2mm。

4.根據權利要求3所述的靜軸肩攪拌摩擦焊的靜軸肩裝置，其特征在于，所述攪拌針和所述滾輪軸承在待加工材料上的工作軌跡重合。

5.根據權利要求1所述的靜軸肩攪拌摩擦焊的靜軸肩裝置，其特征在于，所述靜軸肩下端斷面開設有螺紋孔、拆卸孔和連接沉頭孔，所述螺紋孔和所述連接沉頭孔均以所述下臺階孔的軸線為對稱中心對稱設置在所述下臺階孔兩側，所述螺紋孔設置在所述連接沉頭孔外側，所述螺紋孔、連接沉頭孔和下臺階孔均在同一直線上，所述拆卸孔設置在所述螺紋孔的兩側，所述拆卸孔與所述定心軸承垂直連通。

6.根據權利要求5所述的靜軸肩攪拌摩擦焊的靜軸肩裝置，其特征在于，所述螺紋孔設置有2個，所述拆卸孔設置有4個，所述連接沉頭孔設置有2個。

7.一種使用如權利要求1所述的靜軸肩攪拌摩擦焊的靜軸肩裝置進行增材制造的方法，其特征在于，包括：

(1)將兩塊寬于攪拌針直徑的薄板放置于平口鉗的夾具中，調節薄板位置，使所述薄板上表面平行于鉗口平面，同時保證所述薄板露出所述鉗口平面，調整完畢后，夾緊固定；

(2)調節攪拌針位置，使的所述攪拌針位于薄板中心線的正上方；

(3)靜軸肩固定不旋轉，攪拌針旋轉，且緩慢下降，所述攪拌針接觸所述薄板并插入板內，待滾輪軸承的滾輪接觸并壓入所述薄板表面時，所述滾輪下壓停止，停留4～5s后，所述靜軸肩與所述攪拌針同時運動，實現單層增材，單層增材完成后，向上抬起所述攪拌針，下降工作平面，預制下一層所述薄板，進行第二層增材制造，重復此步驟，最終獲得塊體增材成型材料。

8.根據權利要求7所述的增材制造的方法，其特征在于，所述步驟1中薄板裝夾時，所述薄板上表面高于平口鉗上表面0.15～0.2mm。

9.根據權利要求7所述的增材制造的方法，其特征在于，所述步驟2中所述攪拌針中心投影點位于所述薄板中心線上。

10.根據權利要求7所述的增材制造的方法，其特征在于，所述步驟3中滾輪軸承的滾輪接觸所述薄板后壓入深度為0.1～0.2mm。