[發(fā)明專利]一種預(yù)置異質(zhì)金屬夾層的攪拌摩擦增材制造方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110354228.0
• 申請(qǐng)日: 2021-04-01
• 公開（公告）號(hào): CN113042876A
• 公開（公告）日: 2021-06-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張會(huì)杰;劉旭;孔旭亮;高秋志;宮明龍
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 東北大學(xué)秦皇島分校
• 主分類號(hào): B23K20/12
• 分類號(hào): B23K20/12;B23K20/24;B33Y10/00;B33Y30/00
• 代理公司: 沈陽(yáng)東大知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 21109
• 代理人: 王麗瓊

1.一種預(yù)置異質(zhì)金屬夾層的攪拌摩擦增材制造方法，其特征在于，包含如下步驟：

步驟1：焊前準(zhǔn)備

將增材基板、增材復(fù)板以及異質(zhì)金屬夾層進(jìn)行表面清理，將增材基板、異質(zhì)金屬夾層和增材復(fù)板依次疊加放置在焊接工作臺(tái)上，形成“增材基板-異質(zhì)金屬夾層-增材復(fù)板”結(jié)構(gòu)的組件，其中“異質(zhì)金屬夾層-增材復(fù)板”構(gòu)成增材組件；而后用工裝夾具對(duì)所有組件進(jìn)行裝卡定位；然后將焊具安裝在攪拌摩擦焊焊機(jī)主軸上，并調(diào)整至增材組件的初始位置；

所述增材基板和增材復(fù)板為同種材質(zhì)，均為合金材質(zhì)，包括鋁合金、鎂合金、銅合金、鈦合金；

所述異質(zhì)金屬夾層為原子半徑與增材基板或增材復(fù)板的第一微量元素的原子半徑r差值的絕對(duì)值為x的純金屬箔，0＜x≤0.15r；所述第一微量元素為增材基板或增材復(fù)板的微量元素中含量最高的元素；

步驟2：增材焊接

啟動(dòng)攪拌摩擦焊焊機(jī)主軸，使焊具沿焊接設(shè)計(jì)的直線或曲線路徑對(duì)增材組件實(shí)施焊接；設(shè)置攪拌摩擦焊的焊接參數(shù)為：焊機(jī)主軸傾角為0~3°，焊具的旋轉(zhuǎn)速度為500~8000r/min，焊具的行進(jìn)速度為10~1000mm/min，焊具的軸肩壓入量為0.05~0.3mm；焊接結(jié)束后，得到“基板+復(fù)板”兩層結(jié)構(gòu)的預(yù)置異質(zhì)金屬夾層的攪拌摩擦增材構(gòu)件；

步驟3：然后將新的異質(zhì)金屬夾層和增材復(fù)板依次疊加放置在焊后增材構(gòu)件的增材復(fù)板上表面，形成新的“異質(zhì)金屬夾層-增材復(fù)板”增材組件；而后用工裝夾具對(duì)所有組件進(jìn)行裝卡定位；然后將焊具安裝在攪拌摩擦焊焊機(jī)主軸上，并調(diào)整至增材組件的初始位置；重復(fù)上述步驟2進(jìn)行增材焊接，焊接結(jié)束后，得到“基板+復(fù)板+復(fù)板”三層結(jié)構(gòu)的預(yù)置異質(zhì)金屬夾層的攪拌摩擦增材構(gòu)件；

步驟4：重復(fù)上述步驟3，采用攪拌摩擦焊方法對(duì)增材組件逐層實(shí)施增材焊接；焊接結(jié)束后，得到“基板+N層復(fù)板”N+1層結(jié)構(gòu)的預(yù)置異質(zhì)金屬夾層的攪拌摩擦增材構(gòu)件，N≥2。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種預(yù)置異質(zhì)金屬夾層的攪拌摩擦增材制造方法，其特征在于，步驟1中，所述增材基板的板材厚度為1.0~20mm，增材復(fù)板的板材厚度為0.5~10mm。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種預(yù)置異質(zhì)金屬夾層的攪拌摩擦增材制造方法，其特征在于，步驟1中，所述異質(zhì)金屬夾層的厚度為增材基板和增材復(fù)板中的板材厚度最小值的0.01~0.5倍。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種預(yù)置異質(zhì)金屬夾層的攪拌摩擦增材制造方法，其特征在于，步驟1中，所述焊具的軸肩直徑為所焊接的增材組件厚度的2~6倍。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種預(yù)置異質(zhì)金屬夾層的攪拌摩擦增材制造方法，其特征在于，步驟1中，焊具的攪拌針長(zhǎng)度為比所焊接的增材組件的厚度長(zhǎng)0~1mm。