[發明專利]一種隨動錘擊式攪拌摩擦增材制造裝置及方法

有效

• 申請號: 202211375795.5
• 申請日: 2022-11-04
• 公開（公告）號: CN115647563B
• 公開（公告）日: 2023-09-05
• 發明（設計）人: 黃永憲;張澤宇;孟祥晨;謝聿銘;冒冬鑫;楊惠越
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: B23K20/12
• 分類號: B23K20/12;B33Y30/00;B33Y40/00
• 代理公司: 北京盛廣信合知識產權代理有限公司 16117
• 代理人: 劉化帥

1.一種隨動錘擊式攪拌摩擦增材制造裝置，包括安裝座(1)，其特征在于，包括：

安裝組件，所述安裝組件包括分體式靜軸肩(3)、增材攪拌頭(6)和超聲振動系統，所述分體式靜軸肩(3)固定連接在所述安裝座(1)上，所述增材攪拌頭(6)位于所述分體式靜軸肩(3)內，所述增材攪拌頭(6)固定連接在攪拌摩擦焊機刀柄上，所述分體式靜軸肩(3)上開設有送料通孔(304)，所述送料通孔(304)和所述增材攪拌頭(6)對應設置，所述超聲振動系統固定連接在所述安裝座(1)上，所述超聲振動系統上設置有超聲振動器(5)，所述分體式靜軸肩(3)上設置有接觸平面(305)，所述超聲振動器(5)與所述接觸平面(305)抵接；

所述超聲振動器(5)包括圓柱狀工具頭(501)、變幅桿(502)和壓電換能器(503)，所述壓電換能器(503)固定連接在所述安裝座(1)上，所述變幅桿(502)固定連接在所述壓電換能器(503)上，所述圓柱狀工具頭(501)固定連接在所述變幅桿(502)遠離所述壓電換能器(503)一端，所述圓柱狀工具頭(501)與所述接觸平面(305)抵接；

所述分體式靜軸肩(3)包括上靜軸肩(301)、金屬橡膠墊圈(302)、下靜軸肩(303)和異型鎖緊螺母(4)，所述上靜軸肩(301)固定連接在所述安裝座(1)上，所述下靜軸肩(303)套接在所述上靜軸肩(301)內，所述上靜軸肩(301)與所述下靜軸肩(303)之間設置有金屬橡膠墊圈(302)，所述上靜軸肩(301)外開設有螺紋，所述異型鎖緊螺母(4)與所述上靜軸肩(301)通過螺紋固定連接，所述上靜軸肩(301)和所述下靜軸肩(303)通過所述異型鎖緊螺母(4)固定連接，所述送料通孔(304)開設在所述下靜軸肩(303)上，所述增材攪拌頭(6)位于所述上靜軸肩(301)和所述下靜軸肩(303)內,所述接觸平面（305）設置在所述下靜軸肩（303）上；

所述增材攪拌頭(6)包括夾持端(601)、螺桿部(602)和凸臺(603)，所述夾持端(601)固定連接在攪拌摩擦焊機刀柄上，所述送料通孔(304)和所述螺桿部(602)對應設置，所述凸臺(603)伸出所述下靜軸肩(303)。

2.根據權利要求1所述的一種隨動錘擊式攪拌摩擦增材制造裝置，其特征在于：所述超聲振動系統還包括支撐板(2)、套筒(202)，所述支撐板(2)固定連接在所述安裝座(1)上，所述套筒(202)固定連接在所述支撐板(2)遠離所述安裝座(1)一端，所述壓電換能器(503)固定連接在所述套筒(202)上。

3.一種隨動錘擊式攪拌摩擦增材制造方法，基于權利要求1-2中任一項所述的隨動錘擊式攪拌摩擦增材制造裝置，步驟如下：

S1、設置增材制造工藝參數與超聲參數；

S2、啟動增材攪拌頭(6)，增材攪拌頭(6)高速旋轉，同時啟動超聲振動系統，開始增材。

4.根據權利要求3所述的一種隨動錘擊式攪拌摩擦增材制造方法，其特征在于：在S1中，增材攪拌頭(6)逆時針旋轉，旋轉速度200rpm～6000rpm，行進速度20mm/min～800mm/min，送料速度1000mm/min～10000mm/min，超聲振動系統的超聲波功率為20W～1000W，頻率為10kHz～70kHz，振幅為10μm～60μm。

5.根據權利要求3所述的一種隨動錘擊式攪拌摩擦增材制造方法，其特征在于：在S2中，使凸臺(603)部分扎入基板，分體式靜軸肩(3)與基板間隙控制在0?.1mm～2mm，停留2s～20s開始送料，原料沿送料通孔(304)進入下靜軸肩(303)?，并沿增材攪拌頭(6)的螺桿部(602)向下運動，當增材攪拌頭(6)開始沿制定軌跡移動時超聲振動系統啟動。