动轴肩搅拌摩擦增材装置及设备

本技术属于固相增材制造，具体涉及一种动轴肩搅拌摩擦增材装置及设备。

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、预置异质金属夹层的搅拌摩擦增材制造装置、短棒物料增材制造机构、组分可调同步送料的摩擦头增材装置、静轴肩空腔增材装置、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，增材制造具有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，在实际生产过程中，制造成本高，且效率低。

技术实现思路

1、本实用新型实施例的目的是提供一种动轴肩搅拌摩擦增材装置，用以解决现有增材制造成本高，效率低的问题。

2、第一方面，本实用新型实施例提供了一种动轴肩搅拌摩擦增材装置，包括：

3、动轴肩，动轴肩至少包括第一端面，以及背离第一端面的第二端面，第二端面用于朝向待增材的基材表面；动轴肩的内部形成有通孔；

4、通孔包括中间段通孔、进料孔和出料孔，进料孔的一端与中间段通孔的第一端连通，另一端设于第一端面上，用于进料；出料孔的一端与中间段通孔的第二端连通，另一端设于第二端面上；

5、其中，中间段通孔的孔壁上设有第一螺纹；

6、搅料针，搅料针的第一端分别穿过进料孔和中间段通孔，且端部置于中间段通孔内，搅料针的侧壁上设有与第一螺纹匹配的第二螺纹，第一螺纹与第二螺纹配合，将增材材料破碎。

7、根据本实用新型的一个实施例，第一螺纹的牙槽与第二螺纹的牙顶相对应，且设有第一间距。

8、根据本实用新型的一个实施例，进料孔形成漏斗结构，漏斗结构的宽口径的开口设于第一端面，窄口径与中间段通孔的第一端孔径尺寸相同。

9、根据本实用新型的一个实施例，搅料针的第一端的端面形成圆锥状，圆锥状的搅料针的锥尖对应出料孔，中间段通孔与搅料针的第一端相对的一端形成锥面，锥面与搅料针的圆锥状的第一端的端面之间设有第二间距。

10、根据本实用新型的一个实施例，动轴肩搅拌摩擦增材装置还包括第一驱动机构，第一驱动机构与搅料针连接，用于驱动搅料针转动；

11、第二驱动机构，第二驱动机构与动轴肩连接，用于驱动动轴肩转动，以使第一螺纹和第二螺纹对增材材料进行碎化。

12、根据本实用新型的一个实施例，动轴肩搅拌摩擦增材装置还包括第三驱动机构，第三驱动机构用于驱动动轴肩、搅料针整体移动。

13、根据本实用新型的一个实施例，动轴肩的第二端面上设有搅拌凸起，搅拌凸起用于对基材的表面和破碎的材料均匀搅拌。

14、根据本实用新型的一个实施例，搅拌凸起至少设有两个，且至少两个搅拌凸起均匀分布在出料孔的外周。

15、根据本实用新型的一个实施例，搅拌凸起的形成半球形。

16、第二方面，本实用新型还公开一种增材设备，包括第一方面实施例所述的动轴肩搅拌摩擦增材装置。

17、本实用新型实施例的动轴肩填丝搅拌摩擦增材装置至少具有如下有益效果：

18、1)本实用新型实施例的增材装置，在已有的搅拌摩擦焊接设备的基础上，对轴肩和搅料针进行改造即可，容易制造实现。

19、2)增加一层材料后，可以通过第三驱动机构驱动整体上移，进行第二层材料的制造，可实现持续增材制造，避免重新装夹板材耗时的情况，提高了增材制造的效率。

20、3)通过进料孔可存储多种类型的增材材料，如丝材、圆柱状、粉末、碎屑、片材和条等材料，选材多样化、灵活可控，且填料较为便利。

21、4)动轴肩和搅料针都是转动的，当增材制造完成后，再进行下一次增材制造时，不需要清理残留在设备中的增材碎屑，且这些碎屑还可用于下一次的增材制造，可充分利用材料，防止浪费材料的现象出现。

22、5)依靠动轴肩上的搅拌凸起，搅拌形成搅拌区，可使所增丝材与基材充分结合，避免增材后制造件的内部材料分布不均匀的缺陷，提高增材制造成形质量。

技术特征：

1.一种动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所述的动轴肩搅拌摩擦增材装置，其特征在于，所述第一螺纹的牙槽与所述第二螺纹的牙顶相对应，且设有第一间距。

3.根据权利要求1所述的动轴肩搅拌摩擦增材装置，其特征在于，

4.根据权利要求1-3任一项所述的动轴肩搅拌摩擦增材装置，其特征在于，所述搅料针的第一端的端面形成圆锥状，所述圆锥状的搅料针的锥尖对应所述出料孔，所述中间段通孔与所述搅料针的第一端相对的一端形成锥面，所述锥面与所述搅料针的圆锥状的第一端的端面之间设有第二间距。

5.根据权利要求1所述的动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料针连接，用于驱动所述搅料针转动；

6.根据权利要求5所述的动轴肩搅拌摩擦增材装置，其特征在于，还包括第三驱动机构，所述第三驱动机构用于驱动所述动轴肩、所述搅料针整体移动。

7.根据权利要求1所述的动轴肩搅拌摩擦增材装置，其特征在于，所述动轴肩的第二端面上搅拌凸起，所述搅拌凸起用于对基材的表面和破碎的材料均匀搅拌。

8.根据权利要求7所述的动轴肩搅拌摩擦增材装置，其特征在于，所述搅拌凸起至少设有两个，且至少两个所述搅拌凸起均匀分布在所述出料孔的外周。

9.根据权利要求7或8所述的动轴肩搅拌摩擦增材装置，其特征在于，所述搅拌凸起形成半球形。

10.一种增材设备，其特征在于，包括权利要求1-9任一项所述的动轴肩搅拌摩擦增材装置。

技术总结
本技术公开了一种动轴肩搅拌摩擦增材装置及设备，装置包括：动轴肩，至少包括第一端面，以及背离第一端面的第二端面，第二端面用于朝向待增材的基材表面；动轴肩的内部形成有通孔；通孔包括中间段通孔、进料孔和出料孔，进料孔的一端与中间段通孔的第一端连通，另一端设于第一端面上，用于进料；出料孔的一端与中间段通孔的第二端连通，另一端设于第二端面上；其中，中间段通孔的孔壁上设有第一螺纹；搅料针，第一端分别穿过进料孔和中间段通孔，且端部置于中间段通孔内，搅料针的侧壁上设有与第一螺纹匹配的第二螺纹。该装置，结构简单，可以以丝材为增材所用的材料，成本较低，提高了制造增材层的工作效率。

技术研发人员：张华,李会朝,王彩妹,胡正根,孙伟占
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