[發(fā)明專利]一種半固態(tài)增材制造裝置及其制造方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810530778.1
• 申請日: 2018-05-29
• 公開（公告）號: CN108481744A
• 公開（公告）日: 2018-09-04
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 東曉;東青
• 申請（專利權(quán)）人: 東曉;東青
• 主分類號: B29C64/20
• 分類號: B29C64/20;B29C64/30;B29C64/10;B23K20/12
• 代理公司: 北京中北知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11253
• 代理人: 焦燁鋆

本發(fā)明公開一種半固態(tài)增材制造裝置及其制造方法，其中半固態(tài)增材制造裝置包括摩擦工具頭、金屬基板和金屬增材體，所述金屬基板外表面與所述金屬增材體內(nèi)表面沿水平面方向延伸相抵，所述摩擦工具頭外周與所述金屬增材體外側(cè)外表面可解除式旋轉(zhuǎn)切入式滾動接觸，所述金屬增材體內(nèi)側(cè)外表面通過摩擦工具頭與所述金屬基板外表面固定，所述金屬基板可解除式水平延伸設(shè)置在工作臺面上。本發(fā)明的一種半固態(tài)增材制造裝置實現(xiàn)了將半固態(tài)加工和擠壓摩擦焊機理應(yīng)用于增材制造(3D打印)技術(shù)上，從而達到提高加工效率，提高增材質(zhì)量、增加材料來源和降低加工成本等目的。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及增材制造(3D打印)技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種半固態(tài)增材制造裝置。

本發(fā)明還涉及上述一種半固態(tài)增材制造方法。

背景技術(shù)

增材制造(3D打印)技術(shù)集成了計算機輔助設(shè)計CAD、計算機輔助制造CAM、粉末冶金和熱熔覆沉積加工等多項技術(shù)。增材制造(3D打印)基本原理是利用計算機輔助設(shè)計CAD的三維實體模型生成切片和沉積熔池移動軌跡數(shù)據(jù)，高能熱源在被加工零件的外形表面產(chǎn)生移動熔池，合金粉末被輸送裝置不斷送入到熔池中熔化、隨著熱源的移動熔融態(tài)合金快速冷卻凝固形成增加的固態(tài)合金，在計算機控制下高能源和加工工作臺按預(yù)設(shè)方式和軌跡線運動，由多條線沉積成層，又由多層堆積形成立體部件。通過選擇合適的高能熱源控制加工工藝窗口，可以對成形組織進行選擇和控制，最終獲得特定力學(xué)性能的金屬零件。3D金屬打印技術(shù)可以用于工模具制造與修復(fù)、渦輪葉片修復(fù)、工件的快速原型制造等。通常3D金屬打印技術(shù)被認為是作為傳統(tǒng)制造方法和材料加工的補充，適合高端鈦合金、價格昂貴或外形復(fù)雜的傳統(tǒng)方法難加工的零部件。但是，傳統(tǒng)的3D金屬打印技術(shù)存在以下問題：

1.傳統(tǒng)的增材制造(3D打印)技術(shù)使用的是粉末材料，但大多數(shù)材料熔覆效率較低，加工速度緩慢，加工過程由于高溫易產(chǎn)生缺陷。

2.可用的粉末合金材料種類和牌號少，使用于增材制造(3D打印)的材料受限，而且價格昂貴。

3.現(xiàn)有的增材制造(3D打印)設(shè)備中都含有價格不菲的高能熱源如激光、電子束和等離子發(fā)生器等。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明是為了解決現(xiàn)有技術(shù)中的不足而完成的，本發(fā)明的目的是提供一種半固態(tài)增材制造裝置，其優(yōu)點是將半固態(tài)加工和攪拌摩擦焊機理應(yīng)用于增材制造(3D打印)技術(shù)上，從而達到提高加工效率，提高增材質(zhì)量、增加材料來源和降低加工成本等目的。

本發(fā)明的一種半固態(tài)增材制造裝置，包括摩擦工具頭、金屬基板和金屬增材體，所述金屬基板外表面與所述金屬增材體內(nèi)表面沿水平面方向延伸相抵，所述摩擦工具頭外周與所述金屬增材體外側(cè)外表面可解除式旋轉(zhuǎn)切入式滾動接觸，所述金屬增材體內(nèi)側(cè)外表面通過摩擦工具頭與所述金屬基板外表面固定，所述金屬基板可解除式水平延伸設(shè)置在工作臺面上。

本發(fā)明的一種半固態(tài)增材制造裝置還可以是：

所述金屬增材體為條狀體或棒狀體或板狀體或線狀體。

所述摩擦工具頭為旋轉(zhuǎn)體，所述金屬基板右側(cè)外表面與所述金屬增材體左側(cè)外表面沿水平面橫向延伸相抵，所述摩擦工具頭外周與所述金屬增材體右側(cè)外表面可解除式旋轉(zhuǎn)切入式滾動接觸，所述金屬增材體左側(cè)外表面通過摩擦工具頭與所述金屬基板右側(cè)外表面固定。

所述摩擦工具頭外周表面均勻設(shè)有第一齒痕間隙，所述金屬增材體通過所述第一齒痕間隙在所述金屬基板右側(cè)外表面是設(shè)置有至少一級成型體。

所述摩擦工具頭為旋轉(zhuǎn)體，所述金屬基板上側(cè)外表面與所述金屬增材體下側(cè)外表面沿水平面橫向延伸相抵，所述摩擦工具頭外周與所述金屬增材體上側(cè)外表面可解除式旋轉(zhuǎn)切入式滾動接觸，所述金屬增材體下側(cè)外表面通過摩擦工具頭與所述金屬基板上側(cè)外表面固定。

所述摩擦工具頭外周表面均勻設(shè)有第二齒痕間隙，所述金屬增材體通過所述第二齒痕間隙在所述金屬基板上側(cè)外表面上設(shè)置有至少一級成型體。