[发明专利]一种自动连续送丝的搅拌摩擦增材装置

说明书

本发明提供了一种自动连续送丝的搅拌摩擦增材装置，包括：储料机构，包括储丝架以及设置在储丝架上的储丝线圈；进丝机构，包括用于水平进丝的驱动块、与驱动块连接的连接管以及与连接管连接的过渡块；丝材驱动机构，包括设置在过渡块下方的第一滚珠带和第二滚珠带、用于驱动第一滚珠带转动的主动驱动组件以及用于驱动第二滚珠带转动的从动驱动组件；传导加热机构，包括设置在第一滚珠带与第二滚珠带下方的转动加热体；搅拌机构，包括设置在转动加热体侧边的搅拌芯、设置在搅拌芯下端的静轴肩以及设置在静轴肩内侧的电磁加热组件；箱体，用于放置储料机构、进丝机构、驱动机构、传导加热机构以及搅拌机构。

技术领域

本发明涉及一种搅拌摩擦增材装置，具体涉及一种自动连续送丝的搅拌摩擦增材装置。

背景技术

增材制造与传统机械加工的减材制造以及锻压、铸造不同，它是通过计算机预先设计三维模型，通过材料逐层累积快速成形构件的智能制造方法，实际上就是把三维转换成二维，把传统的“减材制造”变成层层堆积的“增材”，具有数字制造、降维制造、堆积制造、直接制造、快速制造等五大特点，给全球制造业带来了深刻的变革。增材制造作为一种先进材料成形智能制造技术，相对于传统制造技术，加工成本低、材料利用率高、设计自由，已在航空航天、交通运输、国防建设等领域得到了广泛应用，得到了各国研究机构、企业的广泛关注。

随着增材制造技术的进步，增材制造的成本会降低，同时生产速度、产品性能也会提高；增材制造技术与其他学科的交叉融合使增材原料出现多元化的趋势，功能梯度材料、复合材料等新型材料。虽然我国增材制造产业市场大、规模大，但是产业化发展程度并不乐观。现有技术中，通过金属粉末或丝材进行固相搅拌摩擦沉积的增材制造(AdditiveFriction Stir Deposition，AFSD)技术采用中空搅拌头，通过刀具中心进行补料，利用旋转的非消耗刀具来产生热量使材料达到塑性变形。物料流出的方向随着刀具的移动而发生变化，因此该过程可以减小晶粒尺寸、增加增材的均匀性。AFSD作为一种新型的增材制造技术，目前已有学者探索了AFSD对于不同材料的适用性，但AFSD过程对于增材构件的成形成性规律研究不够深入，有关AFSD设备的设计制造仍处于初期，所以AFSD设备的研究可促进AFSD工艺优化及工程应用。

目前，国内有一些以金属丝材作为原料的搅拌摩擦增材制造设备以及相关专利发明，但现有专利存在一些问题。例如，有专利在轴肩内部间隙处添加连续丝材，通过轴肩与搅拌针之间的相对旋转运动对间隙中的材料形成搅拌摩擦作用，使材料保持热塑化状态，实现增材目的。但由于丝材是连续的，在摩擦过程中存在不稳定的断裂过程，易造成送料不稳的问题；有专利通过外部添加丝材的方式进行增材制造，需要填丝辊轮组件和填丝环座组件，结构复杂，并且增材过程中由于搅拌针的高速旋转，易将从外部添加的丝材甩出。

现有的搅拌摩擦增材制造方法并不能实现材料高利用率，待增材结束后，仍需对增材构件进行再加工，除去多余基材部分，除去的结构越多，材料的利用率越低。实现搅拌摩擦增材制造全数字化以及提高材料利用率是当前面临的主要难题。

综上，目前已知技术的主要缺点有以下方面：1、现有的装置将金属丝材加热成为塑性到其流出与已增材部分融合迟滞时间长，已增材部分与流出金属融合效果不佳。2、现有的装置无法驱动金属丝材自动进行下一步流程，增材效率低。3、现有的装置在输送金属丝材时较为困难，连续性差，在搅拌针高速旋转的过程中，丝材并不能按照预设路径进行增材，不能满足实际加工需求。4、现有的装置摩擦产生的热量较少，金属丝材不能充分塑性化，出现沉积层不连续的缺陷，增材构件性能较差。5、现有的装置中金属丝材在主轴旋转时，不易控制其沉积方向，沉积厚度不均匀，沉积构件无法均匀连续。

发明内容

本发明是为了解决上述问题而进行的，目的在于提供一种自动连续送丝的搅拌摩擦增材装置。