【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于摩擦擠壓增材制造，尤其涉及一種以攪拌耗材棒預熱實現摩擦擠壓增材制造金屬管件的裝置及方法。
技術介紹
1、攪拌摩擦擠壓沉積技術基于攪拌摩擦焊接的原理，用固態金屬棒料取代攪拌摩擦焊攪拌頭中的攪拌針，在頂桿的推動下，金屬棒料與待沉積表面緊密貼合。在空心主軸帶動的高速旋轉下，金屬棒料與待沉積表面摩擦生熱，導致金屬棒料持續塑化，塑化的金屬逐漸填滿主軸下端面與待沉積表面的間隙。在主軸下端面和待沉積表面的相對旋轉作用下，塑化金屬與待沉積表面形成有效冶金結合，最終達到固相沉積的目的。
2、現基于攪拌摩擦擠壓沉積技術的基礎上，研究一種可在已成型零件的任意位置通過增材的方法形成管狀構件的裝置及方法，且實現中空靜止內軸不再旋轉，簡化了設備構造，簡化和添料的流程。
技術實現思路
1、專利技術目的：本專利技術所要解決的技術問題是提供一種以攪拌耗材棒預熱實現摩擦擠壓增材制造金屬管件的裝置及方法，該裝置采用中空靜止內軸不旋轉的方式能夠在已成型零件的任意位置通過增材的方法形成晶粒細小、力學性能優異的金屬管狀構件，簡化了制造流程。
2、技術方案：本專利技術基于攪拌耗材棒預熱實現摩擦擠壓增材制造金屬管件的裝置，包括從內而外依次套設的用于容納耗材棒的中空主軸、以對耗材棒進行加熱的加熱套以及中空內軸，所述中空內軸的底端連接設有中心開設有圓形通孔的軸肩，且該軸肩的上表面與中空主軸的底端端面相接觸；
3、所述軸肩的圓形通孔內設有以促進沉積金屬形成管件結構的分流式螺旋部件，所述
4、進一步說，該裝置采用的分流式螺旋部件包括連接于中空主軸上的分流板以及位于該分流板下端并設有螺紋結構的圓柱棒。
5、進一步說，該裝置軸肩的底部端面設有若干沿周向布設的凸起。
6、進一步說，該裝置中空內軸上端通過設置同步帶輪與電機相連接，以驅動中空內軸和軸肩旋轉。
7、進一步說，該裝置中空內軸通過軸承與中空外軸裝配，該中空外軸的外圈設置安轉法蘭，通過安轉法蘭將中空外軸固定在外部支架上。
8、進一步說，該裝置中空外軸、中空內軸、軸肩及中空主軸具有同一回轉中心。
9、進一步說，該裝置中空主軸上設有安轉法蘭，通過安轉法蘭將中空主軸固定在外部支架上。
10、本專利技術采用上述裝置進行增材制造金屬管件的方法，包括如下步驟：
11、(1)通電啟動加熱套，加熱套逐漸加熱中空主軸至設定溫度，驅動中空內軸和軸肩旋轉，將耗材棒投送到中空主軸中，隨著投料進行，耗材棒充滿中空主軸，待中空主軸將耗材棒加熱至所需溫度，在頂鍛壓力和分流式螺旋部件的驅動下，耗材棒逐漸分流進入軸肩的圓孔中，并經分流式螺旋部件上的螺紋和軸肩圓形通孔的內壁上的溝槽配合作用，進一步將耗材棒塑化，形成塑化金屬；
12、(2)待塑化金屬充滿圓形通孔后，塑化金屬溢出，軸肩的底部端面與固定的基板的表面存在間隙，在塑化金屬溢出后，在軸肩的旋轉作用和凸起的攪拌作用下，塑化金屬逐漸充滿軸肩與基板表面之間的間隙，隨后將該裝置提升一個間隙的高度，進一步沉積，直至沉積金屬在基板表面形成管狀構件。
13、有益效果：與現有技術相比，本專利技術的顯著優點為：該裝置是以攪拌耗材棒預熱實現摩擦擠壓增材制造金屬管件，能夠在已成型零件的任意位置通過增材的方法形成晶粒細小、力學性能優異的金屬管狀構件，簡化了制造流程；并且采用中空靜止內軸不旋轉的方式，簡化了設備構造，簡化和添料的流程；此外，通過耗材棒預熱的方法，增強了待沉積金屬的塑性，并在軸肩內孔和分流式內孔約束結構的相配合下，以形成攪拌和螺旋擠壓的方式下，進一步促進了耗材棒的塑化，形成塑化金屬，并形成了將塑性流動金屬向下推動的壓力，減小了頂鍛壓力。
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1.一種基于攪拌耗材棒預熱實現摩擦擠壓增材制造金屬管件的裝置，其特征在于，該裝置包括從內而外依次套設的用于容納耗材棒的中空主軸(1)、以對耗材棒進行加熱的加熱套(2)以及中空內軸(3)，所述中空內軸(3)的底端連接設有中心開設有圓形通孔的軸肩(4)，且該軸肩(4)的上表面與中空主軸(1)的底端端面相接觸；
2.根據權利要求1所述基于攪拌耗材棒預熱實現摩擦擠壓增材制造金屬管件的裝置，其特征在于，所述分流式螺旋部件包括連接于中空主軸(1)上的分流板(6)以及位于該分流板(6)下端并設有螺紋結構的圓柱棒(7)。
3.根據權利要求2所述基于攪拌耗材棒預熱實現摩擦擠壓增材制造金屬管件的裝置，其特征在于，所述軸肩(4)的底部端面設有若干沿周向布設的凸起(8)。
4.根據權利要求3所述基于攪拌耗材棒預熱實現摩擦擠壓增材制造金屬管件的裝置，其特征在于，圓柱棒(7)貫穿軸肩(4)的圓形通孔，且該圓柱棒(7)的底端與凸起(8)的底端齊平。
5.根據權利要求1所述基于攪拌耗材棒預熱實現摩擦擠壓增材制造金屬管件的裝置，其特征在于，所述中空內軸(3)上端通過
6.根據權利要求1所述基于攪拌耗材棒預熱實現摩擦擠壓增材制造金屬管件的裝置，其特征在于，所述中空內軸(3)通過軸承(10)與中空外軸(11)裝配，該中空外軸(11)的外圈設置安轉法蘭，通過安轉法蘭將中空外軸(11)固定在外部支架上。
7.根據權利要求6所述基于攪拌耗材棒預熱實現摩擦擠壓增材制造金屬管件的裝置，其特征在于，所述中空外軸(11)、中空內軸(3)、軸肩(4)及中空主軸(1)具有同一回轉中心。
8.根據權利要求1所述基于攪拌耗材棒預熱實現摩擦擠壓增材制造金屬管件的裝置，其特征在于，所述中空主軸(1)上設有安轉法蘭，通過安轉法蘭將中空主軸(1)固定在外部支架上。
9.采用權利要求1所述裝置進行增材制造金屬管件的方法，其特征在于，包括如下步驟：
...【技術特征摘要】
1.一種基于攪拌耗材棒預熱實現摩擦擠壓增材制造金屬管件的裝置，其特征在于，該裝置包括從內而外依次套設的用于容納耗材棒的中空主軸(1)、以對耗材棒進行加熱的加熱套(2)以及中空內軸(3)，所述中空內軸(3)的底端連接設有中心開設有圓形通孔的軸肩(4)，且該軸肩(4)的上表面與中空主軸(1)的底端端面相接觸；
2.根據權利要求1所述基于攪拌耗材棒預熱實現摩擦擠壓增材制造金屬管件的裝置，其特征在于，所述分流式螺旋部件包括連接于中空主軸(1)上的分流板(6)以及位于該分流板(6)下端并設有螺紋結構的圓柱棒(7)。
3.根據權利要求2所述基于攪拌耗材棒預熱實現摩擦擠壓增材制造金屬管件的裝置，其特征在于，所述軸肩(4)的底部端面設有若干沿周向布設的凸起(8)。
4.根據權利要求3所述基于攪拌耗材棒預熱實現摩擦擠壓增材制造金屬管件的裝置，其特征在于，圓柱棒(7)貫穿軸肩(4)的圓形通孔，且該圓柱棒(7)的底端與凸起(8)的底端齊平。
5.根...
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