1.一种填丝静轴肩搅拌摩擦焊接与增材制造装置,其特征在于,包括搅拌头,所述搅拌头外周套有静轴肩,搅拌头和静轴肩被配置为能够做同步的沿加工轨迹的运动,且搅拌头能够绕自身轴线做旋转运动,所述搅拌头的加工端外周面设有螺纹槽,所述静轴肩设置有送丝孔,所述送丝孔用于将丝材送至搅拌头开设螺纹槽的部分与静轴肩开设的通孔孔面之间的空间。
2.如权利要求1所述的一种填丝静轴肩搅拌摩擦焊接与增材制造装置,其特征在于,所述静轴肩包括同轴设置的第一轴段和第二轴段,所述第二轴段的直径小于第一轴段的直径,所述送丝孔开设在第二轴段上。
3.如权利要求1所述的一种填丝静轴肩搅拌摩擦焊接与增材制造装置,其特征在于,所述搅拌头开设螺纹槽的部分伸出静轴肩的长度大于增材层高度且小于基体厚度和增材层高度之和。
4.如权利要求1所述的一种填丝静轴肩搅拌摩擦焊接与增材制造装置,其特征在于,所述搅拌头与静轴肩间隙配合。
5.如权利要求1所述的一种填丝静轴肩搅拌摩擦焊接与增材制造装置,其特征在于,所述搅拌头包括依次设置的夹持柄、过渡段及搅拌针,所述搅拌针外周面开设有螺纹槽。
6.如权利要求5所述的一种填丝静轴肩搅拌摩擦焊接与增材制造装置,其特征在于,所述静轴肩开设的通孔包括夹持柄孔段、中间孔段及搅拌针孔段,所述夹持柄置入夹持柄孔段中,过渡段置入中间孔段中,搅拌针置入搅拌针孔段中。
7.如权利要求1所述的一种填丝静轴肩搅拌摩擦焊接与增材制造装置,其特征在于,所述送丝孔的位置低于螺纹槽的起始端。
8.一种权利要求1所述的填丝静轴肩搅拌摩擦焊接与增材制造装置的增材制造方法,其特征在于,包括以下步骤:
搅拌头转动并插入基体中,基体在搅拌头的作用下发生塑性变形形成搅拌区;
将丝材送入送丝孔中,丝材在与其连接的送丝机构的推力作用下穿过送丝孔,其端部与搅拌头的螺纹槽接触,在摩擦作用下发生塑化,热塑化状态的丝材受到搅拌头螺纹槽的切削作用后被破碎并挤入螺纹槽中;
在搅拌头旋转作用下,塑性软化的丝材沿着螺纹槽运动,进入基材的搅拌区,与搅拌区塑性材料混合,随着搅拌头的移动,在静轴肩的挤压下沉积,实现增材制造。
9.一种权利要求1所述的填丝静轴肩搅拌摩擦焊接与增材制造装置的摩擦焊接方法,其特征在于,包括以下步骤:
搅拌头旋转并插入两个待焊接工件中,工件结合面附近的材料在搅拌针搅拌作用下发生塑性变形,形成搅拌区;
将丝材送入送丝孔中,丝材在与其连接的送丝机构的推力作用下穿过送丝孔,其端部与搅拌头的螺纹槽接触,在摩擦作用下发生塑化,热塑化状态的丝材受到搅拌头螺纹槽的切削作用后被破碎并挤入螺纹槽中;
在搅拌头旋转作用下,塑性软化的丝材沿着螺纹槽运动,进入基材的搅拌区,与搅拌区塑性材料混合,随着搅拌头的移动,搅拌头后方形成焊接接头。
10.如权利要求8或9所述的填丝静轴肩搅拌摩擦焊接与增材制造装置的方法,其特征在于,搅拌头的旋转方向与螺纹槽的旋向相反。