具有出料空腔的静轴肩搅拌摩擦增材装置

本技术属于固相增材制造，具体涉及一种具有出料空腔的静轴肩搅拌摩擦增材装置。

背景技术：

1、目前的搅拌摩擦增材方案有流动摩擦增材制造装置、增材摩擦搅拌沉积机、短棒物料增材制造机构、预置异质金属夹层、热丝摩擦微锻、消耗搅拌摩擦工具、施加冷却的增材装置、半固态增材装置(粉末、丝材)、使用搅拌摩擦增材制造搅拌头焊接叠加板材、颗粒式增材装置等。搅拌摩擦增材技术是通过填料(包括粉末、丝、条、板材等)使所填材料与基材融合从而进行增材制造的过程，将三维复杂形状构件制造为简单的二维平面形状的逐层往复叠加，避免了传统机械加工减材制造中存在的大量材料和能源浪费。同时该技术能大幅度缩短生产周期、降低生产成本和加工制造费用，有望实现制造业的产业变革，在重大国防武器装备的研发、生产与维护修复等方面具有巨大应用价值和广阔应用前景。此外，增材制造在复杂零件的成型制造以及缩短零件制造周期上的明显优势。

2、但是目前的搅拌摩擦增材装置，增材后需要打磨，生产效率低，形成的材料容易产生夹杂气泡、小孔等缺陷。

技术实现思路

1、本实用新型实施例的目的是提供一种具有出料空腔的静轴肩搅拌摩擦增材装置，用以解决现有增材制造生产效率低，形成的材料容易产生夹杂气泡、小孔等缺陷的问题。

2、本实用新型实施例提供了一种具有出料空腔的静轴肩搅拌摩擦增材装置，包括：

3、静轴肩，所述静轴肩至少包括用于与待增材的基材对应设置的第一加工面，所述静轴肩的内部形成有通孔，所述通孔的一端设于所述第一加工面上，形成内外连通的孔结构，所述静轴肩上设有送丝孔，用于向通孔内输送待切割的丝材；

4、搅拌针，所述搅拌针设置于所述通孔内，所述搅拌针的外周设置有拉伸螺纹，所述拉伸螺纹与所述通孔侧壁配合以对所述丝材进行剪切；

5、所述静轴肩上的一部分自所述第一加工面沿轴向方向缩进，形成一出料空腔，所述拉伸螺纹的旋转出口方向与所述出料空腔相对应，以使经过剪切的材料聚集在所述出料空腔，并从所述出料空腔出料。

6、根据本实用新型的一个实施例，所述搅拌针包括用于与所述基材对应设置的第二加工面，所述第二加工面相对于所述第一加工面向内缩进，形成高低不等的两个加工面。

7、根据本实用新型的一个实施例，所述第二加工面上设有用于搅拌切割后的丝材的凸起，所述凸起的顶端突出于所述第一加工面。

8、根据本实用新型的一个实施例，所述凸起至少设有两个，且至少两个所述凸起均匀分布在所述第二加工面的外周。

9、根据本实用新型的一个实施例，所述出料空腔为扇形体结构，所述扇形体的出料空腔较小的一端朝向所述搅拌针设置。

10、根据本实用新型的一个实施例，具有出料空腔的静轴肩搅拌摩擦增材装置还包括第一驱动机构，所述第一驱动机构与所述搅拌针连接，用于驱动所述搅拌针转动，以使所述拉伸螺纹与所述通孔的侧壁配合，对所述丝材进行破碎。

11、根据本实用新型的一个实施例，具有出料空腔的静轴肩搅拌摩擦增材装置，还包括第二驱动机构，所述第二驱动机构用于驱动所述静轴肩和所述搅拌针整体移动。

12、根据本实用新型的一个实施例，所述送丝孔设有多个。

13、本实用新型至少具有以下有益效果：

14、根据本实用新型实施例的具有出料空腔的静轴肩搅拌摩擦增材装置，通过设置静轴肩和搅拌针，以及在静轴肩上设置出料空腔，从而有利于破碎后的材料集中从出料空腔挤出，当增材制造完成时，制造件的最上表面由于是轴肩的出料空腔进行挤压成形，故不再需要进行减材，即打磨工序，提高生产效率。且增材后的材料都会从出料空腔流出，而不会从别的地方流出，形成的材料比较紧密，从而不容易产生夹杂气泡、小孔等缺陷。通过送丝孔添加原料，使用丝材为增材材料，成本较低，选择的丝材种类可以自主控制，选材灵活可控。

技术特征：

1.一种具有出料空腔的静轴肩搅拌摩擦增材装置，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的具有出料空腔的静轴肩搅拌摩擦增材装置，其特征在于，所述搅拌针包括用于与所述基材对应设置的第二加工面，所述第二加工面相对于所述第一加工面向内缩进，形成高低不等的两个加工面。

3.根据权利要求2所述的具有出料空腔的静轴肩搅拌摩擦增材装置，其特征在于，所述第二加工面上设有用于搅拌切割后的丝材的凸起，所述凸起的顶端突出于所述第一加工面。

4.根据权利要求3所述的具有出料空腔的静轴肩搅拌摩擦增材装置，其特征在于，所述凸起至少设有两个，且至少两个所述凸起均匀分布在所述第二加工面的外周。

5.根据权利要求1所述的具有出料空腔的静轴肩搅拌摩擦增材装置，其特征在于，所述出料空腔为扇形体结构，所述扇形体的出料空腔较小的一端朝向所述搅拌针设置。

6.根据权利要求1所述的具有出料空腔的静轴肩搅拌摩擦增材装置，其特征在于，还包括第一驱动机构，所述第一驱动机构与所述搅拌针连接，用于驱动所述搅拌针转动，以使所述拉伸螺纹与所述通孔的侧壁配合，对所述丝材进行破碎。

7.根据权利要求6所述的具有出料空腔的静轴肩搅拌摩擦增材装置，其特征在于，还包括第二驱动机构，所述第二驱动机构用于驱动所述静轴肩和所述搅拌针整体移动。

8.根据权利要求1-7任一项所述的具有出料空腔的静轴肩搅拌摩擦增材装置，其特征在于，所述送丝孔设有多个。

技术总结
本技术公开了一种具有出料空腔的静轴肩搅拌摩擦增材装置，包括：静轴肩，至少包括用于与待增材的基材对应设置的第一加工面，所述静轴肩的内部形成有通孔，所述通孔的一端设于所述第一加工面上，形成内外连通的孔结构，所述静轴肩上设有送丝孔；搅拌针，设置于所述通孔内，所述搅拌针的外周设置有拉伸螺纹，所述拉伸螺纹与所述通孔侧壁配合以对所述丝材进行剪切；所述静轴肩上的一部分自所述第一加工面沿轴向方向缩进，形成一出料空腔，所述拉伸螺纹的旋转出口方向与所述出料空腔相对应。该装置，结构简单，可以以丝材为增材所用的材料，成本较低，且增材后的材料比较紧密，不容易产生夹杂气泡、小孔等缺陷，且生产效率高。

技术研发人员：张华,李会朝,王彩妹,黄诚,常志龙
受保护的技术使用者：北京石油化工学院
技术研发日：20220714
技术公布日：2024/1/13