[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

说明书

一种摩擦头及组分可调同步送料摩擦增材制造的方法，具体涉及一种同步连续送料的摩擦头及使用该摩擦头的摩擦增材制造成型方法，属于摩擦增材制造技术领域。本发明目的是解决现有增材制造技术中出现的易出孔隙，机械强度降低等问题。本发明的摩擦头可连续同步实现固相增材制造成型，且在增材制造过程中可同步改变成型参数，增材粉料配比等对增材区域的理化性质，组分配比等进行选区控制。本发明提供一种应用该摩擦头的摩擦增材制造成型方法，该方法中成型材料直接由固相粉末成型为固相增材层，无熔化和凝固过程，因此不会产生裂纹、气孔等缺陷。其次，该方法不受平衡态冶金的限制，配比成分调控范围更广，具有制备高性能和功能性材料的潜力。

技术领域

本发明涉及一种组分可调同步送料的摩擦头及摩擦增材制造方法，具体涉及一种同步连续送料的摩擦头及使用该摩擦头的摩擦增材制造成型方法，属于摩擦增材制造技术领域。

背景技术

增材制造是基于离散—堆积原理利用对每个层的二维数据控制，加工出所要求形状和尺寸的薄层，并逐层累积形成实体模型的制造技术。基于计算机生成的图像数据和机器人集成系统，再通过添加材料的方式，增材制造可快速精密地制造任意复杂形状的零件，实现真正的“自由制造”。

现有的增材制造方式多采用选区烧结堆积制造方法，即通过一个或多个热源，将选定区域内的金属耗材进行熔化烧结，进而堆积成目标构件，其成型本质为多次微型铸造，因此产品具有内部应力复杂、微观组织不均匀、晶粒粗大晶粒度低等缺点。在广泛使用的铝合金、镁合金、铜合金、碳钢及合金钢等常用材料成型领域中，通过选区烧结制成的工件其机械性能与相同材料通过传统加工方式生产的工件机械性能比，存在显著差距。因此，提供一种组分可调同步送料的摩擦头及摩擦增材制造方法，来解决现有增材制造技术中出现的易出孔隙，机械强度降低等问题是十分必要的。

发明内容

本发明为了解决现有增材制造技术中出现的易出孔隙，机械强度降低等问题，提供了一种可在外部同步连续送料的同时持续进行增材制造成型，实现由固相到固相的直接成型，并通过形变强化的摩擦增材制造方法或摩擦头。

本发明的技术方案：

一种摩擦头，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的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。

优选的：所述的摩擦部1-3的内凹面为3°～5°的圆锥面。

优选的：所述的送料通道3-1的截面为矩形，螺距为12mm，外径为24～100mm。优选的：所述的送料孔2-2的直径为4～12mm。

优选的：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。