[發明專利]一種基于熱絲摩擦微鍛的增材制造裝置及制造方法

有效

• 申請號: 202110386023.0
• 申請日: 2021-04-12
• 公開（公告）號: CN113146021B
• 公開（公告）日: 2022-06-28
• 發明（設計）人: 劉小超;倪中華;裴憲軍;李永哲
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: B23K20/12
• 分類號: B23K20/12
• 代理公司: 北京德崇智捷知識產權代理有限公司 11467
• 代理人: 黃雪

1.一種基于熱絲摩擦微鍛的增材制造裝置，其特征在于，包括含有基板(5)的工作臺，以及位于工作臺中的攪拌摩擦裝置、感應加熱裝置(2)和送絲裝置(4)；所述攪拌摩擦裝置位于基板(5)上方，感應加熱裝置(2)和攪拌摩擦裝置連接；送絲裝置(4)位于攪拌摩擦裝置上方；

所述攪拌摩擦裝置包括伺服電機和攪拌件(1)；攪拌件(1)由伺服電機驅動，進行旋轉、下壓、抬升和平移；所述攪拌件(1)的中心軸心設有通孔(101)，送絲裝置(4)通過攪拌件(1)的通孔(101)進行送絲；所述攪拌件的下端面設有離心導流扇葉(102)和保護軸肩(104)，保護軸肩(104)位于離心導流扇葉(102)外側；離心導流扇葉(102)一端與保護軸肩(104)連接，另一端延伸至通孔(101)；相鄰離心導流扇葉(102)之間形成離心導流槽(103)；

所述感應加熱裝置(2)包括感應線圈和電源，電源和感應線圈連接，所述攪拌件(1)位于感應線圈內腔中。

2.按照權利要求1所述的基于熱絲摩擦微鍛的增材制造裝置，其特征在于，還包括保護氣裝置，保護氣裝置和攪拌摩擦裝置連接，所述攪拌件(1)和感應線圈均位于保護氣裝置釋放的保護氣中。

3.按照權利要求2所述的基于熱絲摩擦微鍛的增材制造裝置，其特征在于，所述保護氣裝置包括罩體和氣源，所述罩體和攪拌摩擦裝置連接，所述氣源向罩體內腔中通入惰性氣體。

4.按照權利要求1所述的基于熱絲摩擦微鍛的增材制造裝置，其特征在于，所述保護軸肩(104)的徑向厚度為1～3mm。

5.按照權利要求1所述的基于熱絲摩擦微鍛的增材制造裝置，其特征在于，所述攪拌件(1)由導電材料制成。

6.一種基于熱絲摩擦微鍛的增材制造方法，其特征在于，基于如權利要求1～4任何一項所述的增材制造裝置實施增材制造方法，步驟如下：

步驟10)打開感應加熱裝置，將攪拌件(1)加熱至絲材(3)熔點的0.45～0.95倍，通過控制感應加熱裝置(2)中的電源參數，保持攪拌件恒溫；

步驟20)開啟攪拌摩擦裝置和工作臺，將攪拌件(1)調整至加工區域，并保持轉動狀態；

步驟30)開啟送絲裝置(4)，調節送絲速度，確保絲材(3)穿過攪拌件軸心的通孔(101)后，能被加熱至與攪拌件(1)接近的溫度；

步驟40)控制工作臺或者攪拌件(1)，使攪拌件(1)在基板(5)上沿著預設的路徑行走，進行增材制造；

步驟50)當一層增材結束后，抬升攪拌件(1)，重復步驟40)，進行下一層增材制作，直至增材層制作完成。

7.按照權利要求6所述的基于熱絲摩擦微鍛的增材制造方法，其特征在于，還包括：

打開保護氣裝置，使整個工作區域的受熱部位都置于保護氣氛中。

8.按照權利要求6所述的基于熱絲摩擦微鍛的增材制造方法，其特征在于，通過更換不同直徑的攪拌件(1)，來實現增材層的寬度變化。

9.按照權利要求6所述的基于熱絲摩擦微鍛的增材制造方法，其特征在于，所述絲材(3)與攪拌件(1)的通孔(101)采用間隙配合，通過更換不同直徑的絲材(3)實現增材效率的變化。