本发明专利技术公开了一种基于棒材剪切的搅拌摩擦增材制造装置及制造方法，包括料仓，其下端设置有下料口；可变圆盘装置，设置在所述料仓的下端，可变圆盘装置具有大小可调且与下料口对接的导料通孔；裁剪机构，设置在所述可变圆盘装置的下方，用于将通过可变圆盘装置的材料裁剪呈盘状；送料机构，设置在所述裁剪机构的下方，送料机构的一端配合设置有接料组件；搅拌装置，与接料组件对接，用于接收搅拌从接料组件输送下来的盘状材料，搅拌装置包括静止主体和位于静止主体中心相对旋转的旋转件，旋转件上安装有搅拌部件，旋转件的内部设置有下料通道；加热装置，设置在所述旋转件的下部外侧。本发明专利技术可以解决现有技术中的各种缺点问题。本发明专利技术可以解决现有技术中的各种缺点问题。
【技术实现步骤摘要】
一种基于棒材剪切的搅拌摩擦增材制造装置及制造方法
[0001]本专利技术涉及搅拌摩擦焊接增材制造
，具体为一种基于棒材剪切的搅拌摩擦增材制造装置及制造方法。
技术介绍
[0002]增材制造技术又称为3D打印技术，其通过材料堆积成型，可以将三维复杂形状通过二维平面不断叠加得到，增材制造技术主要适用于复杂零件的成形制造，可以大幅度提高增材制造零件的力学性能，提升制造组件的结构利用率，在重大国防设施装备的研发与制造、维护与升级上有巨大的应用价值。一般的搅拌摩擦增材制造供给材料可为丝状、粉末状和棒料等，丝材不能与基板充分摩擦，产生的摩擦热量不足以使材料充分塑化，导致沉积层厚度不连续；粉材在主轴旋转时，控制其沉积方向有一定难度，导致沉积层厚度不均匀，因此会产生一些常见的生产缺陷，如裂纹、气孔等。采用棒材进行增材制造时，不易实现材料的连续进给，造成增材过程不连续，沉积层层间分层等问题，严重制约搅拌摩擦沉积增材的增材效率和增材质量。因此迫切需要一种新型技术来改善现有棒材增材制造的主要难点问题。
[0003]另外，而在现有技术中的搅拌摩擦增材制造装置都是通过各种辅助加热方式产生热量，使材料温度升高，发生塑性变形，进行热熔化流出，产生热量常用的方式主要有以下几种：通过相对旋转进行摩擦生热、通过挤压生热和外加热源辅助装置。
[0004]通过摩擦生热是现今搅拌摩擦增材技术的主流方法，使用较为广泛，其主要优点是容易实现，整体结构较小，便于缩小机器尺寸，外加顶锻力不需要太大，使用气动系统或者微型电机即可达到预期效果，其生产效率高，一般适用于丝状或者粉末状材料，缺点是磨损较为严重，一般为了减少磨损需要继续进行一些特殊处理，通过挤压生热主要使用棒材，材料范围比较受限，所需顶锻力较大，可用液压系统进行驱动，加热棒材所需热量较高，可以配备热源辅助装置进行加热，结构较为复杂，并且生产成本较高。
[0005]热源辅助装置一般采用涡流加热装置，涡流发热利用涡流加热金属导体，将被加热金属置于高频变化的电磁场中，强大的电磁场在其表面形成感应涡流，依靠材料本身的内阻，使之迅速发热，用以加热搅拌头及其内部的材料，使其热塑化流出。
[0006]综上所述，目前已知技术的主要缺点有以下方面：
[0007]1、一种装置能够适用的棒料尺寸有限，无法适应不同尺寸棒料的加工；
[0008]2、实现材料的连续进给比较困难，大大降低了生产速度，从而降低了产品的生产效率；
[0009]3、现有的摩擦增材制造增材效率低，增材过程施加载荷大，制造柔性差，不利于制造复杂的零件；
[0010]4、现有的增材制造加工余量大，增材完成后仍需要对搅拌摩擦坯件进行后期机械加工，将多余的基材部分除去，材料利用率低；
[0011]5、增材层结合强度较差、增材工艺可适用范围窄的技术局限性
‘
[0012]6、现有的增材制造装置，材料热塑化不彻底，受热不均匀，增材制造过程中容易产生缺陷。
[0013]为了解决上述问题如中国专利技术专利CN202110284601.X公开了一种颗粒式搅拌摩擦增材制造装置及方法，该装置提供一种剪丝机构，包括基座和带有刃口的裁剪部，刃口间歇性切割经由导丝孔送出的丝材，送入以基座为旋转中心的主轴中，该方法虽然通过基座与裁剪部相结合，实现丝状材料的连续进给，但由于丝材比较软，无法与基板充分摩擦，产生的摩擦热量不足，因此材料塑化程度不足。
[0014]另外，中国专利技术专利CN202110134068.9公开了一种以丝材为进料的搅拌摩擦增材装置和制造方法，该方法通过送丝机向中空腔体提供丝材，通过挤压件运动将丝材挤压为棒状丝材，并与基板摩擦产生热量，实现搅拌摩擦增材制造，但是棒状丝材与棒料相比致密度很差，材料塑化后形成的沉积层厚度会出现不均匀的情况。
技术实现思路
[0015]本专利技术提供了一种基于棒材剪切的搅拌摩擦增材制造装置及制造方法，可以解决现有技术中的各种缺点问题。
[0016]为实现上述目的，第一方面，本专利技术提供如下技术方案：一种基于棒材剪切的搅拌摩擦增材制造装置，包括料仓，其下端设置有下料口；可变圆盘装置，设置在所述料仓的下端，所述的可变圆盘装置具有大小可调且与下料口对接的导料通孔；裁剪机构，设置在所述可变圆盘装置的下方，用于将通过可变圆盘装置的材料裁剪呈盘状；送料机构，设置在所述裁剪机构的下方，所述的送料机构的一端配合设置有接料组件；搅拌装置，与接料组件对接，用于接收搅拌从接料组件输送下来的盘状材料，所述的搅拌装置包括静止主体和位于静止主体中心相对旋转的旋转件，所述的旋转件上安装有搅拌部件，所述的旋转件的内部设置有下料通道，供搅拌后的材料从下料通道的下端排出；加热装置，设置在所述旋转件的下部外侧。
[0017]作为优选，所述的送料机构包括底板和设置在所述底板上侧的丝杆，所述的丝杆上配合设置有左右移动的工作台，所述的工作台的上侧设置有送料盘，所述的送料盘的一端设置有可平移的推料板，所述的推料板由工作台上的推料气缸驱动将送料盘上的盘状材料推出。
[0018]作为优选，所述的接料组件包括接料口和连接在接料口下端的软管，所述的接料口与所述的送料机构的一端对应，所述的接料口上设置有向接料口内吹风的鼓风装置。
[0019]作为优选，所述的裁剪机构包括一对相对设置的切削刀，所述的切削刀由对应的裁剪气缸驱动相对运动对材料进行裁剪。
[0020]作为优选，所述的静止主体呈上端开口的锥形结构，所述的搅拌部件设置在所述静止主体的内部，且搅拌部件下侧的旋转件侧壁上设置有与静止主体的内侧底部对应的进料口，所述的进料口与旋转件内部的下料通道相连通。
[0021]作为优选，所述的加热装置包括圆筒状的加热仓，所述的加热仓内轴向插入有若干个电加热棒，所述的加热仓套设在旋转件的下部外侧。
[0022]作为优选，所述的可变圆盘装置包括同轴设置的顶板和底板，所述的顶板和底板之间绕着中心设置有若干个夹紧滑块，所述的夹紧滑块上设置有滑槽，所述的夹紧滑块与
顶板或底板活动相连，所述的顶板和底板相对转动时夹紧滑块沿着滑槽进行活动。
[0023]作为优选，所述的送料机构和裁剪机构均安装在一箱体内，所述的可变圆盘装置安装在所述箱体的上侧。
[0024]第二方面，本专利技术还提供一种根据第一方面所述的搅拌摩擦增材制造装置的制造方法，将材料集中放置在料仓中，在产生前根据材料直径的尺寸调节可变圆盘装置的导料通孔的尺寸，料仓中的材料经过导料通孔后被裁剪机构裁剪呈盘状，盘状材料掉入到送料盘中再经过接料组件进入到送料机构的静止主体和旋转件内，盘状材料在旋转件外部周围辅助加热装置的作用下，连续的从旋转件底部的通孔处流出，均匀进行热塑化；
[0025]增材制造时，调整旋转件下端面与待增材表面的距离，使得增材被挤出旋转件的下端面时能够与待增材表面接触，搅拌摩擦挤出的材料和待增材表面，使挤出的材料以非熔化的状态与所述待增材表面形成接合部，其中，待增材表面为基材表面和/或所述接合部表面本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种基于棒材剪切的搅拌摩擦增材制造装置，其特征在于，包括：料仓(1)，其下端设置有下料口；可变圆盘装置(2)，设置在所述料仓(1)的下端，所述的可变圆盘装置(2)具有大小可调且与下料口对接的导料通孔；裁剪机构(9)，设置在所述可变圆盘装置(2)的下方，用于将通过可变圆盘装置(2)的材料裁剪呈盘状；送料机构，设置在所述裁剪机构(9)的下方，所述的送料机构的一端配合设置有接料组件；搅拌装置，与接料组件对接，用于接收搅拌从接料组件输送下来的盘状材料，所述的搅拌装置包括静止主体(6)和位于静止主体(6)中心相对旋转的旋转件(8)，所述的旋转件(8)上安装有搅拌部件(26)，所述的旋转件(8)的内部设置有下料通道，供搅拌后的材料从下料通道的下端排出；加热装置(7)，设置在所述旋转件(8)的下部外侧。2.根据权利要求1所述的基于棒材剪切的搅拌摩擦增材制造装置，其特征在于：所述的送料机构包括底板(18)和设置在所述底板(18)上侧的丝杆(17)，所述的丝杆(17)上配合设置有左右移动的工作台(16)，所述的工作台(16)的上侧设置有送料盘(11)，所述的送料盘(11)的一端设置有可平移的推料板(15)，所述的推料板(15)由工作台(16)上的推料气缸(10)驱动将送料盘(11)上的盘状材料推出。3.根据权利要求1所述的基于棒材剪切的搅拌摩擦增材制造装置，其特征在于：所述的接料组件包括接料口(4)和连接在接料口(4)下端的软管(5)，所述的接料口(4)与所述的送料机构的一端对应，所述的接料口(4)上设置有向接料口(4)内吹风的鼓风装置(12)。4.根据权利要求1所述的基于棒材剪切的搅拌摩擦增材制造装置，其特征在于：所述的裁剪机构(9)包括一对相对设置的切削刀，所述的切削刀由对应的裁剪气缸驱动相对运动对材料进行裁剪。5.根据权利要求1所述的基于棒材剪切的搅拌摩擦增材制造装置，其特征在于：所述的静止主体(6)呈上端开口的锥形结构，所述的搅拌部件(26)设置在所述静止主体(6)的内部，且搅拌部件(26)下侧的旋转件(8)侧壁上设置有与静止主体(6)的内侧底部对应的进料口(29)，所述的进料口(29)与旋转件(8)内部的下...
【专利技术属性】
技术研发人员：吴重军，王佳璇，郭维诚，夏佩云，王庆霞，封小松，郭淼现，
申请(专利权)人：上海航天设备制造总厂有限公司，
类型：发明
国别省市：
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