[發(fā)明專利]一種摩擦焊接增材設(shè)備及方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202111058861.1
• 申請(qǐng)日: 2021-09-10
• 公開（公告）號(hào): CN113500287B
• 公開（公告）日: 2021-12-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 喻坤;周楨
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 長(zhǎng)沙儀秀興智能科技有限公司
• 主分類號(hào): B23K20/12
• 分類號(hào): B23K20/12;B23K20/26;B33Y10/00;B33Y30/00
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本發(fā)明涉及一種摩擦焊接增材設(shè)備，包括機(jī)座、旋轉(zhuǎn)裝置、軸肩、擠出桿、軸套、擠出裝置。本發(fā)明還提供了采用上述摩擦焊接增材設(shè)備進(jìn)行增材制造的方法。本發(fā)明可以實(shí)現(xiàn)鋁合金等金屬材料的高質(zhì)量增材制造，提高材料利用率和生產(chǎn)效率。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及增材制造技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種摩擦焊接增材設(shè)備及方法。

背景技術(shù)

增材制造技術(shù)區(qū)別于傳統(tǒng)的鑄、鍛、焊等熱加工“等材成形”技術(shù)及車、銑、磨等冷加工“減材成形”技術(shù)的一種全新的制造方法，是采用材料逐漸累加的方法制造實(shí)體零件的技術(shù)，相對(duì)于傳統(tǒng)的材料去除-切削加工技術(shù)，是一種自下而上的制造方法。

目前常用的金屬增材制造方法有激光、電子束和電弧增材制造，具有快速成型、加工精度較高等優(yōu)點(diǎn)，在高溫合金成形和精密部件制造等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。但在高能束增材制造過(guò)程中，溫度較高會(huì)使材料發(fā)生熔化，由于成形速度較快，材料凝固時(shí)不可避免地會(huì)存在氣孔、裂紋以及熔合不良等缺陷，且后續(xù)加工制造對(duì)已凝固材料產(chǎn)生熱作用，可能降低整體性能，這對(duì)于目前廣泛應(yīng)用的鋁、鎂合金等低熔點(diǎn)輕金屬材料的影響更為嚴(yán)重，摩擦增材制造作為一種固相增材制造方法，增材材料具有晶粒細(xì)小、組織致密等優(yōu)點(diǎn)，是一種具有發(fā)展?jié)摿Φ脑霾姆椒ǎ谳p合金增材方面獨(dú)具優(yōu)勢(shì)。

發(fā)明專利CN202110134068.9中公開了一種攪拌摩擦增材裝置及增材制造方法，該方法通過(guò)往攪拌頭中空腔體送入絲材，利用活塞擠壓絲材成棒體后與攪拌頭一起旋轉(zhuǎn)，與待增材基質(zhì)摩擦生熱實(shí)現(xiàn)增材，但是此方法有兩個(gè)不足，一是絲材在攪拌頭中空腔體內(nèi)擠緊后與攪拌頭貼合非常緊密，增材材料工作時(shí)很難擠出來(lái)，影響生產(chǎn)效率，另外一個(gè)就是，攪拌頭帶著棒體旋轉(zhuǎn)時(shí)，與活塞有相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，導(dǎo)致活塞與棒體摩擦生熱，棒體軟化后活塞會(huì)插入棒體內(nèi)，會(huì)導(dǎo)致增材材料更難擠出，而且在停止旋轉(zhuǎn)后活塞與棒體也將會(huì)焊接成一體，影響設(shè)備運(yùn)行。

發(fā)明專利CN201810234931.6中公開了一種流動(dòng)摩擦增材制造裝置及增材制造方法，該方法通過(guò)棒材與軸肩內(nèi)腔進(jìn)行相對(duì)旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的摩擦作用下熱塑化，熱塑化的材料在頂鍛力作用下沿軸肩下端的中心通孔流出，流出的熱塑化材料在軸肩外端面與基體待增材區(qū)表面的相對(duì)旋轉(zhuǎn)作用和頂鍛力作用下，擴(kuò)散并沉積于基體待增材區(qū)表面，此方法不足之處在于，為了實(shí)現(xiàn)棒材與軸肩內(nèi)腔相對(duì)旋轉(zhuǎn)摩擦，棒材截面尺寸始終會(huì)比軸肩下端的中心通孔大，所以不能將增材材料全部擠出，軟化的材料在空腔內(nèi)堆積，影響材料的擠出和生產(chǎn)效率。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)上述問題，本發(fā)明提供一種摩擦焊接增材設(shè)備及方法，可以實(shí)現(xiàn)鋁合金等金屬材料的高質(zhì)量增材制造，提高材料利用率和生產(chǎn)效率。

本發(fā)明解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案為：一種摩擦焊接增材設(shè)備，包括機(jī)座、旋轉(zhuǎn)裝置、軸肩、擠出桿、軸套、擠出裝置。

作為優(yōu)選，所述旋轉(zhuǎn)裝置安裝在所述機(jī)座上，所述旋轉(zhuǎn)裝置為任一產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的裝置，可以驅(qū)動(dòng)所述軸肩旋轉(zhuǎn)。

作為優(yōu)選，所述旋轉(zhuǎn)裝置為伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)帶輪傳動(dòng)。

作為優(yōu)選，所述軸肩的旋轉(zhuǎn)速度為100r/min~2000r/min。

作為優(yōu)選，所述軸肩有貫通的中空內(nèi)腔，中空內(nèi)腔兩端的截面為非圓形。

作為優(yōu)選，所述軸肩的中空內(nèi)腔兩端的截面為方形。

作為優(yōu)選，所述軸肩的中空內(nèi)腔為貫通的方形。

作為優(yōu)選，所述軸肩的擠出端的端面設(shè)有由中心向外擴(kuò)散的槽。

作為優(yōu)選，所述軸肩的擠出端的端面設(shè)有凸起，由中心向外擴(kuò)散。

作為優(yōu)選，所述擠出桿在所述軸肩的中空內(nèi)腔中移動(dòng)，所述擠出桿在所述軸肩的中空內(nèi)腔移動(dòng)的前端至少有一段截面為非圓形，所述擠出桿的非圓形的部分與所述軸肩的非圓形中空內(nèi)腔相配合，從而所述擠出桿可以隨所述軸肩旋轉(zhuǎn)。