[发明专利]一种随动预定位搅拌摩擦增材制造装置及其制造方法

权利要求书

1.一种随动预定位搅拌摩擦增材制造装置，其特征在于：所述一种随动预定位搅拌摩擦增材制造装置包括主电极轮(1)、带状原料(2)、副电极轮(3)、增材制造基板(5)、增材制造搅拌针(6)和自限位部件(7)，增材制造搅拌针(6)安装在所述自限位部件(7)上，增材制造搅拌针(6)的下端面与自限位部件(7)的下端面平齐，主电极轮(1)和副电极轮(3)分别位于所述自限位部件(7)的前、后两侧，带状原料(2)的一端从主电极轮(1)的前方连续送入。

2.根据权利要求1所述的一种随动预定位搅拌摩擦增材制造装置，其特征在于：所述自限位部件(7)包括自限位部件端面(701)、两个自限位片(702)和圆环体(707)，圆环体(707)的上表面中部设有自限位部件端面(701)，两个自限位片(702)对称设置在自限位部件端面(701)的两侧，两个自限位片(702)的凸面相对设置，自限位部件端面(701)的下部边缘处设有多个锥面孔(703)，多个锥面孔(703)沿圆周方向均布设置；圆环体(707)的上表面边缘处设有多个安装定位孔(704)，多个安装定位孔(704)沿圆周方向均布设置,圆环体(707)的下表面设有安装导向面(706)。

3.根据权利要求2所述的一种随动预定位搅拌摩擦增材制造装置，其特征在于：自限位片(702)的宽度应为自限位部件端部(701)直径的0.8～2倍。

4.根据权利要求2所述的一种随动预定位搅拌摩擦增材制造装置，其特征在于：自限位部件端面(701)内部设有内锥面(705)，内锥面(705)的外轮廓由上至下依次渐宽。

5.根据权利要求1所述的一种随动预定位搅拌摩擦增材制造装置，其特征在于：增材制造搅拌针(6)的上部设有夹持面(601)，增材制造增材制造搅拌针(6)的下部相对设有两个凸柱(602)，增材制造搅拌针(6)的下端设有增材制造搅拌针端部膨大区(603)。

6.一种随动预定位搅拌摩擦增材制造方法，其特征在于：所述该制造方法包括如下步骤：

步骤一：将一定厚度的带状原料(2)从主电极轮(1)的前端送入，由于带状原料(2)与增材制造基板(5)存在接触电阻，二者之间产生一定的电阻热，辅以主电极轮(1)施加的压力，可实现带状原料(2)的预定位；

步骤二：带状原料(2)预定位后进行第一层的增材制造，首先通过自限位部件(7)提供侧向约束，保证侧向成形及系统整体的刚度；同时，增材制造搅拌针(6)下扎进带状原料(2)与增材制造基板(5)之间，对预定位的带状原料(2)进行原位处理，使其与增材制造基板(5)之间固相连接成形，获得前增材制造层(4)；

步骤三：进行后续层的增材制造，增材制造搅拌针(6)下扎进带状原料(2)与前增材制造层(4)之间，使预定位的带状原料(2)与前增材制造层(4)之间固相连接成形，获得组织细化均匀的构件；

步骤四：带状原料(2)成形后，由副电极轮(3)对已增材料进行随增原位碾压处理。

7.根据权利要求5所述的一种随动预定位搅拌摩擦增材制造方法，其特征在于：增材制造搅拌针(6)及自限位部件(7)的材质包括但不限于高速工具钢、热作模具钢、硬质合金、聚晶立方氮化硼材质。

8.根据权利要求5所述的一种随动预定位搅拌摩擦增材制造方法，其特征在于：主电极轮(1)、副电极轮(3)间施加的电流在500-35000A之间，主电极轮(1)及副电极轮(3)的施加压力在200-10000N之间。

9.根据权利要求5所述的一种随动预定位搅拌摩擦增材制造方法，其特征在于：增材制造搅拌针(6)的旋转速度在100rpm-6000rpm之间。

10.根据权利要求5所述的一种随动预定位搅拌摩擦增材制造方法，其特征在于：带状原料(2)的厚度在0.1-10mm之间，宽度在5-20mm之间，带状原料(2)的输送速度在0.1-10m/min之间。