[发明专利]一种基于热丝摩擦微锻的增材制造装置及制造方法

说明书

本发明公开一种基于热丝摩擦微锻的增材制造装置及方法，解决现有摩擦增材制造增材效率低，增材过程施加载荷大，制造柔性差，不利于制造大型复杂零件的问题。本发明提供的基于热丝摩擦微锻的增材制造装置，包括含有基板的工作台，以及位于工作台中的搅拌摩擦装置、感应加热装置和送丝装置；所述搅拌摩擦装置位于基板上方，感应加热装置和搅拌摩擦装置连接；送丝装置位于搅拌摩擦装置上方；所述搅拌摩擦装置包括伺服电机和搅拌件；搅拌件由伺服电机驱动，进行旋转、下压、抬升和平移；所述搅拌件的中心轴心设有通孔，送丝装置通过搅拌件的通孔进行送丝；所述搅拌件的下端面设有离心导流扇叶和保护轴肩，保护轴肩位于离心导流扇叶外侧；离心导流扇叶一端与保护轴肩连接，另一端延伸至通孔；相邻离心导流扇叶之间形成离心导流槽。

技术领域

本发明属于固相增材制造技术领域，具体来说，涉及一种基于热丝摩擦微锻的增材制造装置及制造方法。

背景技术

增材制造技术应用于复杂结构零件的成形，可以大大减少加工工序，缩短加工周期，已在航空航天、军工、海洋工程装备、医疗器械等领域发挥了重要作用，显现出了独特的优势。目前，主要的金属增材制造技术可以分为两大类，一类是以熔化-凝固为基础理论的增材制造技术，如激光/电子束增材、电弧增材等；另一类是以固相连接为基础理论的增材制造技术，如扩散增材、摩擦增材、超声增材、冷喷涂增材等。以熔化-凝固为基础的增材制造技术通常面临着气孔、裂纹、组织粗大等问题，制造出的零件性能仍有待进一步提高。

而以固相连接为基础的增材制造技术，通常可以获得致密的增材制造组织，零件综合性能较好。然而，现有的固相增材技术一般来说增材效率都较为低下。以扩散增材为例，增材前需要根据零件的具体结构制作切片，经过精细加工后，才能放置在真空加热炉中进行扩散连接。其他诸如冷喷涂增材、超声增材也面临着增材效率低下的问题。

相比之下，摩擦增材在提高固相增材效率方面有着较大的发展潜力。但现有的摩擦增材制造技术在固相接合时主要依靠摩擦产热，为了产生足够的热量，往往需要施加很大的多向载荷，降低了摩擦增材制造的柔性和增材效率，不利于制造大型复杂零件。

发明内容

技术问题：本发明的目的是提供一种基于热丝摩擦微锻的增材制造装置及方法，解决现有摩擦增材制造增材效率低，增材过程施加载荷大，制造柔性差，不利于制造大型复杂零件的问题。

技术方案：为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

一方面，本发明实施例提供一种基于热丝摩擦微锻的增材制造装置，包括含有基板的工作台，以及位于工作台中的搅拌摩擦装置、感应加热装置和送丝装置；所述搅拌摩擦装置位于基板上方，感应加热装置和搅拌摩擦装置连接；送丝装置位于搅拌摩擦装置上方；所述搅拌摩擦装置包括伺服电机和搅拌件；搅拌件由伺服电机驱动，进行旋转、下压、抬升和平移；所述搅拌件的中心轴心设有通孔，送丝装置通过搅拌件的通孔进行送丝；所述搅拌件的下端面设有离心导流扇叶和保护轴肩，保护轴肩位于离心导流扇叶外侧；离心导流扇叶一端与保护轴肩连接，另一端延伸至通孔；相邻离心导流扇叶之间形成离心导流槽。

优选的，所述感应加热装置包括感应线圈和电源，电源和感应线圈连接，所述搅拌件位于感应线圈内腔中。

优选的，所述的基于热丝摩擦微锻的增材制造装置，还包括保护气装置，保护气装置和搅拌摩擦装置连接，所述搅拌件和感应线圈均位于保护气装置释放的保护气中。

优选的，所述保护气装置包括罩体和气源，所述罩体和搅拌摩擦装置连接，所述气源向罩体内腔中通入惰性气体。

优选的，所述保护轴肩的径向厚度为1～3mm。

优选的，所述搅拌件由导电材料制成。

另一方面，本发明实施例还提供一种基于热丝摩擦微锻的增材制造方法，步骤如下：