[發明專利]一種同軸徑向增材再制造修復超差孔的裝置及方法

在審

• 申請號: 202210591708.3
• 申請日: 2022-05-27
• 公開（公告）號: CN114939662A
• 公開（公告）日: 2022-08-26
• 發明（設計）人: 孟祥晨;黃永憲;燕泊衡;王勁棋;陳會子;萬龍
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: B22F7/06
• 分類號: B22F7/06;B22F1/12;B22F3/14
• 代理公司: 哈爾濱奧博專利代理事務所(普通合伙) 23220
• 代理人: 桑林艷

1.一種同軸徑向增材再制造修復超差孔的裝置，其特征在于：它包括徑向增材工具(1)、下支撐體(3)和增材粉末(4)，所述下支撐體(3)設置在待修復超差孔(2-2)下方，所述增材粉末(4)填壓在待修復超差孔(2-2)內部，所述徑向增材工具(1)與待修復超差孔(2-2)同軸設置，所述待修復超差孔(2-2)開設在待修復超差孔基體(2)上，所述徑向增材工具(1)包括功能部(1-3)，所述功能部(1-3)包括相互套接并相對轉動的夾套(1-3-1)、端面發熱體(1-3-2)和徑向增材作用體(1-3-3)。

2.根據權利要求1所述的一種同軸徑向增材再制造修復超差孔的裝置，其特征在于：所述徑向增材工具(1)還包括夾持部(1-1)和散熱部(1-2)，所述夾持部(1-1)、散熱部(1-2)和功能部(1-3)由上至下依次設置，所述夾持部(1-1)上設置有定位平面(1-1-1)。

3.根據權利要求1所述的一種同軸徑向增材再制造修復超差孔的裝置，其特征在于：所述增材粉末(4)主體材料為鋁合金、鎂合金、銅合金或鈦合金粉末，增強體為質量分數為0.1％～80％的SiC、石墨烯和/或碳納米管，所述增材粉末(4)直徑為1～500μm。

4.根據權利要求1所述的一種同軸徑向增材再制造修復超差孔的裝置，其特征在于：所述徑向增材作用體(1-3-3)為圓柱與圓錐的組合體結構，圓柱壁上設置有螺紋或銑平面，所述下支撐體(3)的下支撐體基體(3-1)上開設有圓錐面(3-2)，所述圓錐面(3-2)與徑向增材作用體(1-3-3)圓錐結構對應。

5.根據權利要求1所述的一種同軸徑向增材再制造修復超差孔的裝置，其特征在于：所述端面發熱體(1-3-2)直徑為待修復超差孔(2-2)直徑的1～3倍，徑向增材作用體(1-3-3)的直徑為待修復超差孔(2-2)直徑的0.4～0.9倍。

6.根據權利要求1所述的一種同軸徑向增材再制造修復超差孔的裝置，其特征在于：所述徑向增材工具(1)的材料硬度和強度不低于待修復超差孔基體(2)的材料硬度和強度。

7.根據權利要求1所述的一種同軸徑向增材再制造修復超差孔的裝置，其特征在于：所述下支撐體(3)形狀尺寸不小于待修復超差孔(2-2)，厚度不小于1mm。

8.根據權利要求1所述的一種同軸徑向增材再制造修復超差孔的裝置，其特征在于：所述待修復超差孔(2-2)直徑為1～500mm，深度為1～200mm。

9.一種如權利要求1所述的同軸徑向增材再制造修復超差孔的裝置的修復方法，其特征在于：它包括以下步驟：

步驟1：將下支撐體(3)置于待修復超差孔(2-2)下，通過加持裝置固定，確定徑向增材工具(1)與待修復超差孔(2-2)在同一軸線中，依據待修復超差孔(2-2)直徑尺寸，設計徑向增材工具(1)尺寸；

步驟2：將增材粉末(4)置入待修復超差孔(2-2)中并逐步壓實，直至壓實的增材粉末(4)高度與待修復超差孔基體(2)厚度一致；

步驟3：夾套(1-3-1)下壓至待修復超差孔基體(2)上表面，阻止增材粉末(4)溢出，隨后端面發熱體(1-3-2)和徑向增材作用體(1-3-3)旋轉并逐漸下壓，直至端面發熱體(1-3-2)下壓至待修復超差孔基體(2)上表面且徑向增材作用體(1-3-3)扎入待修復超差孔(2-2)直至底部；

步驟4：增材粉末(4)位于徑向增材工具(1)、待修復超差孔壁(2-1)和下支撐體(3)共同組成的封閉空間中，在徑向增材工具(1)摩擦熱和材料塑性變形產熱的雙重作用下，增材粉末(4)發生軟化和塑化，在強形變作用下發生冶金結合和界面原子的快擴散，徑向增材工具(1)停留一定時間后回抽，則待修復超差孔(2-2)直徑逐漸由超差向原始孔直徑轉變。

10.根據權利要求9所述的一種同軸徑向增材再制造修復超差孔的方法，其特征在于：所述徑向增材工具(1)的旋轉速度為20～20000rpm，下壓速度為0.05～1000mm/min，停留時間為1～100s。