[发明专利]一种同轴径向增材再制造修复超差孔的装置及方法

权利要求书

1.一种同轴径向增材再制造修复超差孔的装置，其特征在于：它包括径向增材工具(1)、下支撑体(3)和增材粉末(4)，所述下支撑体(3)设置在待修复超差孔(2-2)下方，所述增材粉末(4)填压在待修复超差孔(2-2)内部，所述径向增材工具(1)与待修复超差孔(2-2)同轴设置，所述待修复超差孔(2-2)开设在待修复超差孔基体(2)上，所述径向增材工具(1)包括功能部(1-3)，所述功能部(1-3)包括相互套接并相对转动的夹套(1-3-1)、端面发热体(1-3-2)和径向增材作用体(1-3-3)。

2.根据权利要求1所述的一种同轴径向增材再制造修复超差孔的装置，其特征在于：所述径向增材工具(1)还包括夹持部(1-1)和散热部(1-2)，所述夹持部(1-1)、散热部(1-2)和功能部(1-3)由上至下依次设置，所述夹持部(1-1)上设置有定位平面(1-1-1)。

3.根据权利要求1所述的一种同轴径向增材再制造修复超差孔的装置，其特征在于：所述增材粉末(4)主体材料为铝合金、镁合金、铜合金或钛合金粉末，增强体为质量分数为0.1％～80％的SiC、石墨烯和/或碳纳米管，所述增材粉末(4)直径为1～500μm。

4.根据权利要求1所述的一种同轴径向增材再制造修复超差孔的装置，其特征在于：所述径向增材作用体(1-3-3)为圆柱与圆锥的组合体结构，圆柱壁上设置有螺纹或铣平面，所述下支撑体(3)的下支撑体基体(3-1)上开设有圆锥面(3-2)，所述圆锥面(3-2)与径向增材作用体(1-3-3)圆锥结构对应。

5.根据权利要求1所述的一种同轴径向增材再制造修复超差孔的装置，其特征在于：所述端面发热体(1-3-2)直径为待修复超差孔(2-2)直径的1～3倍，径向增材作用体(1-3-3)的直径为待修复超差孔(2-2)直径的0.4～0.9倍。

6.根据权利要求1所述的一种同轴径向增材再制造修复超差孔的装置，其特征在于：所述径向增材工具(1)的材料硬度和强度不低于待修复超差孔基体(2)的材料硬度和强度。

7.根据权利要求1所述的一种同轴径向增材再制造修复超差孔的装置，其特征在于：所述下支撑体(3)形状尺寸不小于待修复超差孔(2-2)，厚度不小于1mm。

8.根据权利要求1所述的一种同轴径向增材再制造修复超差孔的装置，其特征在于：所述待修复超差孔(2-2)直径为1～500mm，深度为1～200mm。

9.一种如权利要求1所述的同轴径向增材再制造修复超差孔的装置的修复方法，其特征在于：它包括以下步骤：

步骤1：将下支撑体(3)置于待修复超差孔(2-2)下，通过加持装置固定，确定径向增材工具(1)与待修复超差孔(2-2)在同一轴线中，依据待修复超差孔(2-2)直径尺寸，设计径向增材工具(1)尺寸；

步骤2：将增材粉末(4)置入待修复超差孔(2-2)中并逐步压实，直至压实的增材粉末(4)高度与待修复超差孔基体(2)厚度一致；

步骤3：夹套(1-3-1)下压至待修复超差孔基体(2)上表面，阻止增材粉末(4)溢出，随后端面发热体(1-3-2)和径向增材作用体(1-3-3)旋转并逐渐下压，直至端面发热体(1-3-2)下压至待修复超差孔基体(2)上表面且径向增材作用体(1-3-3)扎入待修复超差孔(2-2)直至底部；

步骤4：增材粉末(4)位于径向增材工具(1)、待修复超差孔壁(2-1)和下支撑体(3)共同组成的封闭空间中，在径向增材工具(1)摩擦热和材料塑性变形产热的双重作用下，增材粉末(4)发生软化和塑化，在强形变作用下发生冶金结合和界面原子的快扩散，径向增材工具(1)停留一定时间后回抽，则待修复超差孔(2-2)直径逐渐由超差向原始孔直径转变。

10.根据权利要求9所述的一种同轴径向增材再制造修复超差孔的方法，其特征在于：所述径向增材工具(1)的旋转速度为20～20000rpm，下压速度为0.05～1000mm/min，停留时间为1～100s。