【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及一種沉積成形裝置及方法，屬于金屬材料連接。
技術介紹
1、在汽車、船舶、航空航天、工業制造等領域，由于對材料的機械、耐腐蝕性能和重量控制等方面存在特殊需求，所以選材要求較高，而如鋁鋼等異種復合結構材料因其具有的輕量化且兼顧優良機械性能的特點，正在逐步取代單一金屬材料用于生產制造中。但由于鋼和鋁合金存在巨大的物理性能差異以及連接過程中會產生金屬間化合物，所以這對接頭的尺寸形狀以及機械性能產生很大的限制和影響。
2、攪拌摩擦增材制造技術不涉及材料的熔化和凝固，有效避免了異質金屬異形過渡接頭內氣孔、裂紋等缺陷的產生，但在形狀多樣化異質金屬異形過渡接頭制造中受限。漸進成形技術不需要專用模具，通過逐步推進小區域的塑性變形，達到最終的成形效果，可制造出形狀各異的異質金屬異形過渡接頭，但通常在現有板材上成形，自由度受到限制。因此本專利技術結合攪拌摩擦增材制造技術和漸進成形技術，創新性地提出了攪拌摩擦漸進沉積成形技術，可制造出形狀多樣化、性能優異的異質金屬異形過渡接頭。
3、攪拌摩擦漸進成形技術在成形過程中，攪拌頭會通過旋轉和擠壓頂撞對接頭兩側金屬中的氧化膜進行破除，同時利用材料強烈的塑性變形產生的位錯等通道，驅動原子快速擴散成形。同時在攪拌摩擦漸進成形中由于原子擴散速度快、成形峰值溫度低、高溫停留時間短，可以有效地控制金屬間化合物的厚度，提高接頭綜合性能，但攪拌頭造成的原子快速擴散會增加金屬間化合物的厚度，可以通過控制成形過程參數得到厚度適中的金屬間化合物，提高接頭質量。進一步的，以鋁鋼過渡接頭制造為例，
4、因此，基于本專利技術提出的攪拌摩擦漸進沉積成形技術而專利技術的異質金屬異形過渡接頭制造裝置可以制造出機械性能優異、形狀結構個性化的異質金屬異形過渡接頭，滿足汽車、船舶、航空航天、工業制造等領域的急切需求。
技術實現思路
1、本專利技術為解決異質金屬異形過渡接頭特別是鋁鋼過渡接頭界面處金屬間化合物造成的接頭性能惡化和鋁鋼中氧化物阻礙接頭成形的問題，進而提出一種異質金屬異形過渡接頭攪拌摩擦漸進沉積成形裝置及方法。
2、本專利技術為解決上述問題采取的技術方案是：本專利技術所述裝置包括旋轉部件、可移動儲料部件、升降控制機構和固定連接機構；
3、旋轉部件安裝在可移動儲料部件的上端，固定連接機構安裝在可移動儲料部件的下端，升降控制機構與可移動儲料部件連接。
4、進一步的，旋轉部件包括夾持連接部、過渡部、螺紋部和攪拌頭；
5、夾持連接部、過渡部、螺紋部和攪拌頭由上至下依次固定連接成一體。
6、進一步的，可移動儲料部件包括傳動部、過渡部、第一限制轉動部、送料部和圓底軸肩部；
7、傳動部、過渡部、送料部由上至下依次固定連接成一體，送料部的下端設有圓底軸肩部，送料部的側壁設有第一限制轉動部。
8、進一步的，升降控制機構包括電動機、減速器、小帶輪、皮帶、大帶輪、大帶輪固定部件和固定框架；
9、減速器安裝在固定架的一端，電動機的電機軸與減速器連接，大帶輪固定部件安裝在固定框架的另一端，大帶輪安裝在大帶輪固定部件上，小帶輪安裝減速器上，小帶輪通過皮帶與大帶輪連接。
10、進一步的，固定連接機構包括固定部和第二限制轉動部；
11、固定部的上端與第二限制轉動部的上端固定連接成一體。
12、本專利技術所述方法的步驟包括：
13、步驟、按成形要求調節好可移動儲料部件位置，啟動機器讓主軸旋轉帶動旋轉部件開始旋轉，裝置按照程序逐漸接近鋼表面，在攪拌頭旋轉扎入鋼板后停留預定時間，接著馬上啟動送絲機，鋁合金絲材通過送料孔進入可移動儲料部件與旋轉部件中間的空腔內，在旋轉部件螺紋部的旋轉剪切作用下被破碎為細小金屬段，隨后在重力作用下沿螺紋桿向下運輸；
14、步驟、被破碎的細小鋁合金段在可移動儲料部件與旋轉部件中間的空腔內部不斷累積，在螺紋部的旋轉擠壓下進一步變形然后熱塑化。熱塑化的鋁合金在在移動儲料部件圓底軸肩部的鍛壓、沖撞作用以及外部氣流冷卻作用下沉積成形，旋轉部件攪拌頭的高速旋轉和擠壓會破碎鋁鋼中氧化膜、制造位錯等快速通道以加速熱塑鋁合金的流動和擴散，實現可靠的層間結合，同時攪拌頭對剛沉積的鋁合金進行逐點頂撞漸進成形，得到所需形狀接頭；
15、步驟、成形途中根據需要調節可移動儲料部件高度，實現圓底軸肩部與式樣表面間堆積的熱塑鋁合金厚度的調節，達到加快成形速度的目的。
16、本專利技術的有益效果是：
17、1、本專利技術通過異質金屬異形過渡接頭攪拌摩擦漸進沉積成形裝置突破攪拌摩擦焊接只能在厚度受限鋼板上焊鋁的鋁鋼過渡接頭制造模式，實現在厚度可調鋼板沉積鋁的接頭制造模式，拓寬了接頭的形狀和功能；
18、2、本專利技術通過升降控制機構傳動部與升降控制機構大帶輪的配合，實現升降控制機構高度的調節，即圓底軸肩部與式樣表面間堆積的熱塑鋁合金厚度的調節，可提升接頭成形速率，提高生產效率；
19、3、本專利技術通過異質金屬異形過渡接頭攪拌摩擦漸進沉積成形裝置，讓攪拌頭破碎鋁合金氧化膜、制造位錯等快速通道驅動原子快速擴散，提高接頭成形速率和接頭綜合性能，顯現出又快又好地特點，成形過程中通過攪拌頭的漸進頂撞，能在不破壞接頭性能地前提下制造出各種形狀的接頭，大大提高了其應用場景，滿足個性化需求；
20、4、本專利技術通過鋁合金送絲實現從固態經破碎、擠壓和輸送直至熱塑態的過程，其整個成形過程沒有液相形成，有效避免了鋁鋼過渡接頭內氣孔、裂紋等缺陷的產生，保證了制造出的接頭擁有良好的綜合性能，由于送絲過程可連續進行，所以本專利技術適用于大型復雜結構的制備。
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1.一種異質金屬異形過渡接頭攪拌摩擦漸進沉積成形裝置，其特征在于，包括旋轉部件(1)、可移動儲料部件(2)、升降控制機構(3)和固定連接機構(4)；
2.根據權利要求1所述的一種異質金屬異形過渡接頭攪拌摩擦漸進沉積成形裝置，其特征在于，旋轉部件(1)包括夾持連接部(101)、過渡部(102)、螺紋部(103)和攪拌頭(104)；
3.根據權利要求1所述的一種異質金屬異形過渡接頭攪拌摩擦漸進沉積成形裝置，其特征在于，可移動儲料部件(2)包括傳動部(201)、過渡部(202)、第一限制轉動部(203)、送料部(204)和圓底軸肩部(205)；
4.根據權利要求1所述的一種異質金屬異形過渡接頭攪拌摩擦漸進沉積成形裝置，其特征在于，升降控制機構(3)包括電動機(301)、減速器(302)、小帶輪(303)、皮帶(304)、大帶輪(305)、大帶輪固定部件(306)和固定框架(307)；
5.根據權利要求1所述的一種異質金屬異形過渡接頭攪拌摩擦漸進沉積成形裝置，其特征在于，固定連接機構(4)包括固定部(401)和第二限制轉動部(402)；p>
6.一種異質金屬異形過渡接頭攪拌摩擦漸進沉積成形方法，其特征在于，具體步驟包括：
...【技術特征摘要】
1.一種異質金屬異形過渡接頭攪拌摩擦漸進沉積成形裝置，其特征在于，包括旋轉部件(1)、可移動儲料部件(2)、升降控制機構(3)和固定連接機構(4)；
2.根據權利要求1所述的一種異質金屬異形過渡接頭攪拌摩擦漸進沉積成形裝置，其特征在于，旋轉部件(1)包括夾持連接部(101)、過渡部(102)、螺紋部(103)和攪拌頭(104)；
3.根據權利要求1所述的一種異質金屬異形過渡接頭攪拌摩擦漸進沉積成形裝置，其特征在于，可移動儲料部件(2)包括傳動部(201)、過渡部(202)、第一限制轉動部(203)、送料部(204...
【專利技術屬性】
技術研發人員：陳長，黃永憲，李峻臣，陳思浩，謝聿銘，孟祥晨，趙耀邦，
申請(專利權)人：哈爾濱工業大學，
類型：發明
國別省市：
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