[发明专利]一种组分可调同步送料的摩擦头及摩擦增材制造方法

权利要求书

1.一种摩擦头，其特征在于：包括摩擦体(1)、进料部(2)和送料部(3)，进料部(2)和送料部(3)上下设置且制成一体，并且摩擦体(1)、进料部(2)和送料部(3)的轴线互相重合；进料部(2)和送料部(3)套装在摩擦体(1)的外侧；

所述的摩擦体(1)包括夹持部(1-1)、连接部(1-2)和摩擦部(1-3)，所述的夹持部(1-1)、连接部(1-2)和摩擦部(1-3)为上中下设置且制成一体；所述的夹持部(1-1)为圆柱体且外表面上设有夹持面(1-1-1)；所述的摩擦部(1-3)为圆柱体，且摩擦部(1-3)的一端与连接部(1-2)固定连接，摩擦部(1-3)的另一端为内凹面；所述的进料部(2)和送料部(3)套装在摩擦部(1-3)的外侧；

所述的进料部(2)为圆筒状，圆筒底面中心开有圆形通孔，摩擦体(1)穿过该圆形通孔套装在进料部(2)的内部，并且该圆形通孔的边沿固定安装在送料部(3)的上部外表面；进料部(2)的内壁和送料部(3)的上表面与摩擦部(1-3)的外表面构成环状的上部储料池(2-1)；并且进料部(2)的圆筒底面上还开有两个圆形的送料孔(2-2)，两个送料孔(2-2)关于进料部(2)的轴线对称；

所述的送料部(3)为圆环状结构，该圆环的内环壁上开有两个同向的螺旋凹槽，螺旋凹槽贯穿整个圆环的内环壁，并且两个螺旋凹槽关于送料部(3)的轴线对称；送料部(3)套装在摩擦部(1-3)的下部，两个螺旋凹槽与送料部(3)的下部外表面构成两个螺旋状的送料通道(3-1)；所述的送料通道(3-1)的上端与送料孔(2-2)连通。

2.根据权利要求1所述的一种摩擦头，其特征在于：所述的摩擦部(1-3)的内凹面为3°～5°的圆锥面。

3.根据权利要求1所述的一种摩擦头，其特征在于：所述的送料通道(3-1)的截面为矩形，螺距为12mm，外径为24～100mm。

4.根据权利要求1所述的一种摩擦头，其特征在于：所述的送料孔(2-2)的直径为4～12mm。

5.根据权利要求1所述的一种摩擦头，其特征在于：所述的送料孔(2-2)与送料通道(3-1)的数量为1个或2个以上，且多个送料孔(2-2)或多个送料通道(3-1)之间不关于摩擦体(1)的轴线对称。

6.根据权利要求1所述的一种摩擦头，其特征在于：所述的摩擦体(1)材质为H13型热作模具钢、高速钢或陶瓷。

7.一种利用权利要求1所述的摩擦头进行组分可调同步送料摩擦增材制造的方法，其特征在于：所述的方法通过以下步骤实现的：

步骤一、首先打磨基板(4)表面并使用丙酮处理，将摩擦体(1)的夹持部(1-1)通过夹持面(1-1-1)安装在搅拌摩擦焊机的转轴上，并将摩擦部(1-3)的内凹面与基板(4)的表面接触；

步骤二、调整摩擦头的倾斜角度：调整摩擦头的轴线与基板(4)法线的夹角为0～3°；

步骤三、将摩擦头移至基板(4)的表面，并压入基板(4)的表面，压入深度为0.05～1mm；并向摩擦头的进料部(2)的上部储料池(2-1)内加入成型粉料；

步骤四、启动搅拌摩擦机，摩擦头以10～5000rpm的转速转动，摩擦头的行进速度为1～200mm/min，进行增材制造，得到增材层(5)。

步骤五、重复上述步骤一、步骤二、步骤三和步骤四，经过多次增材制造后，将摩擦头内的成型粉料去除后，使用摩擦头对基板(4)上的增材层(5)进行碾压处理。

8.根据权利要求7所述的摩擦头进行组分可调同步送料摩擦增材制造的方法，其特征在于：所述的步骤一中的成型粉料种类为一种或多种，其中成型粉料包括金属粉料或金属粉料与增强相构成的混合粉料，其中增强相为碳材料、陶瓷、金属氧化物或/和碳化硅。