[發明專利]一種組分可調同步送料的摩擦頭及摩擦增材制造方法

有效

• 申請號: 201910550014.3
• 申請日: 2019-06-24
• 公開（公告）號: CN110193658B
• 公開（公告）日: 2021-03-12
• 發明（設計）人: 黃永憲;鄒明達;孟祥晨;謝聿銘
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: B23K20/12
• 分類號: B23K20/12;B33Y10/00;B33Y40/00;B33Y40/10;B33Y40/20
• 代理公司: 哈爾濱市陽光惠遠知識產權代理有限公司 23211
• 代理人: 李恩慶

一種摩擦頭及組分可調同步送料摩擦增材制造的方法，具體涉及一種同步連續送料的摩擦頭及使用該摩擦頭的摩擦增材制造成型方法，屬于摩擦增材制造技術領域。本發明目的是解決現有增材制造技術中出現的易出孔隙，機械強度降低等問題。本發明的摩擦頭可連續同步實現固相增材制造成型，且在增材制造過程中可同步改變成型參數，增材粉料配比等對增材區域的理化性質，組分配比等進行選區控制。本發明提供一種應用該摩擦頭的摩擦增材制造成型方法，該方法中成型材料直接由固相粉末成型為固相增材層，無熔化和凝固過程，因此不會產生裂紋、氣孔等缺陷。其次，該方法不受平衡態冶金的限制，配比成分調控范圍更廣，具有制備高性能和功能性材料的潛力。

技術領域

本發明涉及一種組分可調同步送料的摩擦頭及摩擦增材制造方法，具體涉及一種同步連續送料的摩擦頭及使用該摩擦頭的摩擦增材制造成型方法，屬于摩擦增材制造技術領域。

背景技術

增材制造是基于離散—堆積原理利用對每個層的二維數據控制，加工出所要求形狀和尺寸的薄層，并逐層累積形成實體模型的制造技術。基于計算機生成的圖像數據和機器人集成系統，再通過添加材料的方式，增材制造可快速精密地制造任意復雜形狀的零件，實現真正的“自由制造”。

現有的增材制造方式多采用選區燒結堆積制造方法，即通過一個或多個熱源，將選定區域內的金屬耗材進行熔化燒結，進而堆積成目標構件，其成型本質為多次微型鑄造，因此產品具有內部應力復雜、微觀組織不均勻、晶粒粗大晶粒度低等缺點。在廣泛使用的鋁合金、鎂合金、銅合金、碳鋼及合金鋼等常用材料成型領域中，通過選區燒結制成的工件其機械性能與相同材料通過傳統加工方式生產的工件機械性能比，存在顯著差距。因此，提供一種組分可調同步送料的摩擦頭及摩擦增材制造方法，來解決現有增材制造技術中出現的易出孔隙，機械強度降低等問題是十分必要的。

發明內容

本發明為了解決現有增材制造技術中出現的易出孔隙，機械強度降低等問題，提供了一種可在外部同步連續送料的同時持續進行增材制造成型，實現由固相到固相的直接成型，并通過形變強化的摩擦增材制造方法或摩擦頭。

本發明的技術方案：

一種摩擦頭，包括摩擦體1、進料部2和送料部3，進料部2和送料部3上下設置且制成一體，并且摩擦體1、進料部2和送料部3的軸線互相重合；進料部2和送料部3套裝在摩擦體1的外側；

所述的摩擦體1包括夾持部1-1、連接部1-2和摩擦部1-3，所述的夾持部1-1、連接部1-2和摩擦部1-3為上中下設置且制成一體；所述的夾持部1-1為圓柱體且外表面上設有夾持面1-1-1；所述的摩擦部1-3為圓柱體，且摩擦部1-3的一端與連接部1-2固定連接，摩擦部1-3的另一端為內凹面；所述的進料部2和送料部3套裝在摩擦部1-3的外側；

所述的進料部2為圓筒狀，圓筒底面中心開有圓形通孔，摩擦體1的穿過該圓形通孔套裝在進料部2的內部，并且該圓形通孔的邊沿固定安裝在送料部3的上部外表面；進料部2的內壁和送料部3的上表面與摩擦部1-3的外表面構成環狀的上部儲料池2-1；并且進料部2的圓筒底面上還開有兩個圓形的送料孔2-2，兩個送料孔2-2關于進料部2的軸線對稱；

所述的送料部3為圓環狀結構，該圓環的內環壁上開有兩個同向的螺旋凹槽，螺旋凹槽貫穿整個圓環的內環壁，并且兩個螺旋凹槽關于送料部3的軸線對稱；送料部3套裝在摩擦部1-3的下部，兩個螺旋凹槽與送料部3的下部外表面構成兩個螺旋狀的送料通道3-1；所述的送料通道3-1的上端與送料孔2-2連通。

優選的：所述的摩擦部1-3的內凹面為3°～5°的圓錐面。

優選的：所述的送料通道3-1的截面為矩形，螺距為12mm，外徑為24～100mm。優選的：所述的送料孔2-2的直徑為4～12mm。

優選的：所述的送料孔2-2與送料通道3-1的數量為1個或2個以上，且多個送料孔2-2或多個送料通道3-1之間不關于摩擦體1的軸線對稱。