[发明专利]一种半固态增材制造装置及其制造方法

权利要求书

1.一种半固态增材制造装置，其特征在于：包括摩擦工具头(300)、金属基板(400)和金属增材体(500)，所述金属基板(400)外表面与所述金属增材体(500)内表面沿水平面方向延伸相抵，所述摩擦工具头(300)外周与所述金属增材体(500)外侧外表面可解除式旋转切入式滚动接触，所述金属增材体(500)内侧外表面通过摩擦工具头(300)与所述金属基板(400)外表面固定，所述金属基板(400)可解除式水平延伸设置在工作台面上。

2.根据权利要求1所述的一种半固态增材制造装置，其特征在于：所述金属增材体(500)为条状体或棒状体或板状体或线状体。

3.根据权利要求1所述的一种半固态增材制造装置，其特征在于：所述摩擦工具头(300)为旋转体，所述金属基板(400)右侧外表面与所述金属增材体(500)左侧外表面沿水平面横向延伸相抵，所述摩擦工具头(300)外周与所述金属增材体(500)右侧外表面可解除式旋转切入式滚动接触，所述金属增材体(500)左侧外表面通过摩擦工具头(300)与所述金属基板(400)右侧外表面固定。

4.根据权利要求3所述的一种半固态增材制造装置，其特征在于：所述摩擦工具头(300)外周表面均匀设有第一齿痕间隙(114)，所述金属增材体(500)通过所述第一齿痕间隙(114)在所述金属基板(400)右侧外表面是设置有至少一级成型体。

5.根据权利要求1所述的一种半固态增材制造装置，其特征在于：所述摩擦工具头(300)为旋转体，所述金属基板(400)上侧外表面与所述金属增材体(500)下侧外表面沿水平面横向延伸相抵，所述摩擦工具头(300)外周与所述金属增材体(500)上侧外表面可解除式旋转切入式滚动接触，所述金属增材体(500)下侧外表面通过摩擦工具头(300)与所述金属基板(400)上侧外表面固定。

6.根据权利要求5所述的一种半固态增材制造装置，其特征在于：所述摩擦工具头(300)外周表面均匀设有第二齿痕间隙(214)，所述金属增材体(500)通过所述第二齿痕间隙(214)在所述金属基板(400)上侧外表面上设置有至少一级成型体。

7.根据权利要求1至6任意一项权利要求所述的一种半固态增材制造装置，其特征在于：所述摩擦工具头(300)顶部固定设有定位部(600)。

8.根据权利要求7所述的一种半固态增材制造装置，其特征在于：所述定位部(600)为轴肩。

9.根据权利要求1至6任意一项权利要求所述的一种半固态增材制造装置，其特征在于：所述摩擦工具头(300)通过机床主轴可解除式旋转切入式滚动在所述金属增材体(500)外表面上。

10.一种半固态增材制造方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤1：将材质为2系铝合金的金属基板(400)铺设在工作台面上。

步骤2：将厚度小于12mm、材质为2系铝合金的金属增材体(500)铺设在所述金属基板(400)外表面上，且所述金属增材体(500)内侧外表面与所述金属基板(400)外表面延伸相抵。

步骤3：将所述摩擦工具头(300)可解除式旋转切入式滚动设置在所述金属增材体(500)外侧外表面上的一端上。

步骤4：所述摩擦工具头(300)以300～600rpm速度旋转，摩擦工具头(300)以30～47.5mm/m与金属基板(400)相对移动速度从金属增材体(500)外表面一端可解除式旋转切入式滚动至所述金属增材体(500)另一端，所述金属增材体(500)受所述摩擦工具头(300)经过时摩擦力的作用下温度达到300℃～460℃，且所述摩擦工具头(300)经过后所述金属增材外表面与所述金属基板(400)外表面形成0.09～0.3mm深度再结晶连接区的一条凸起焊缝。

步骤5：所述摩擦工具头(300)滚动到达所述金属增材体(500)另一端后，解除所述摩擦工具头(300)与所述金属增材体(500)的接触。

步骤6：将另一个厚度为小于12mm、材质为2系铝合金的所述金属增材体(500)铺设在所述金属基板(400)外侧上表面上且位于所述一条凸起焊缝侧边，所述金属增材体(500)内侧外表面与金属基板(400)外侧外表面沿水平面延伸相抵，或将另一个厚度小于12mm、材质为2系铝合金的所述金属增材体(500)铺设在所述一条凸起焊缝外表面上，且所述金属增材体(500)内侧外表面与所述一条凸起焊缝外侧外表面沿水平面延伸相抵。

步骤7：将所述摩擦工具头(300)可解除式旋转切入式滚动设置在所述金属增材体(500)外侧外表面上的一端上。

步骤8：所述摩擦工具头(300)以300～600rpm速度旋转，摩擦工具头(300)以30～47.5mm/m与所述金属基板(400)上表面或所述一条凸起焊缝上表面相对移动速度从金属增材体(500)一端可解除式旋转切入式滚动至所述金属增材体(500)另一端，所述金属增材体(500)受所述摩擦工具头(300)经过时摩擦力的作用下温度达到300℃～460℃，且所述摩擦工具头(300)经过后所述金属增材外表面与所述金属基板(400)外表面或所述凸起焊缝外表面形成0.09～0.3mm深度再结晶连接区的另一条凸起焊缝。

步骤9：所述摩擦工具头(300)滚动到达所述金属增材体(500)另一端后，解除所述摩擦工具头(300)与所述金属增材体(500)的解除。

步骤10：重复步骤6至步骤9，以此类推，最终实现增材功能。