專利名稱：中空送料摩擦頭及金屬材料表面復(fù)合材料的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種攪拌摩擦焊的摩擦頭及焊接方法，尤其是一種利用攪拌摩擦加工制備金屬材料表面復(fù)合材料的方法。
背景技術(shù)：
隨著科學(xué)技術(shù)的高速發(fā)展，對(duì)于結(jié)構(gòu)材料的性能提出了更高的要求。其中一項(xiàng)重要需求是使材料在滿足高塑、韌性的前提下，具有高硬度、高耐磨度等特點(diǎn)。這對(duì)于組分均一的材料來說是難以實(shí)現(xiàn)的，硬度、耐磨度的提高就會(huì)不可避免地使材料的塑韌性下降。因此有研究者提出，可以在具有高塑、韌性的金屬材料表面進(jìn)行增強(qiáng)相為硬質(zhì)陶瓷顆粒的表 面復(fù)合材料，這樣就能夠在保持基體高塑、韌性的前提下，得到表面硬度高、耐磨度高的材料。但目前金屬基表面復(fù)合材料的制備方法大都工藝復(fù)雜，成本高昂。攪拌摩擦加工(FSP)技術(shù)作為一種新的材料微觀結(jié)構(gòu)改性技術(shù)，已被成功應(yīng)用到金屬基復(fù)合材料的制備上。所謂攪拌摩擦加工(FSP)，即是將高速旋轉(zhuǎn)的加工頭壓入材料表面毫米級(jí)深度，并沿材料表面方向行進(jìn)，造成材料表面發(fā)生劇烈的塑性變形、混合和溫升，從而實(shí)現(xiàn)表面材料的密化、細(xì)化和均勻化。將FSP應(yīng)用到金屬基復(fù)合材料的制備上，其主要制備方法是將增強(qiáng)相顆粒預(yù)置在金屬板材中，再進(jìn)行攪拌摩擦加工。實(shí)驗(yàn)表明，顆粒的預(yù)置方式對(duì)于其在基體中的分布均勻性有極大影響。目前報(bào)導(dǎo)的預(yù)置方式有以下幾種(I)、將增強(qiáng)相顆粒直接鋪在板材表面，這種方法簡(jiǎn)單、高效，但顆粒極易飛濺。(2)、在板材表面開一道具有一定寬度、深度的凹槽，再在其中添加增強(qiáng)相顆粒并壓實(shí)，最后沿其長(zhǎng)度方向進(jìn)行攪拌摩擦加工。這種方法的主要問題在于隨著攪拌針沿凹槽前進(jìn)，凹槽內(nèi)預(yù)置的增強(qiáng)相顆粒容易從槽內(nèi)溢出。為了解決該問題，可在凹槽上加一層金屬蓋板，或者使用無攪拌針的加工頭在凹槽上進(jìn)行表面預(yù)處理，將增強(qiáng)顆粒封在凹槽中，防止后續(xù)加工時(shí)顆粒溢出。(3)、在緊貼金屬板的下方，鉆一平行于表面的深孔，在孔內(nèi)裝入增強(qiáng)相顆粒，并沿孔的深度方向進(jìn)行攪拌摩擦加工。(4)、在材料表面開一系列點(diǎn)陣規(guī)律排布的盲孔，并將增強(qiáng)相預(yù)置在孔中，最后進(jìn)行攪拌摩擦加工。上述四種預(yù)置方式中，(I)的增強(qiáng)相分布均勻性較差，(2)、(3)的增強(qiáng)相分布均勻性有所改善，但仍不理想，(4)的增強(qiáng)相分布均勻性顯著提高。分析可知(I)的增強(qiáng)相分布均勻性差不難理解，在加工過程中大量顆粒會(huì)發(fā)生飛濺，不能很好地被加工頭攪入基體內(nèi)。(2)、(3)方式進(jìn)行增強(qiáng)相預(yù)置時(shí)，即使不發(fā)生增強(qiáng)相顆粒的飛濺，攪拌針在將增強(qiáng)顆粒攪入基體的同時(shí)，也會(huì)將前方預(yù)置的顆粒向前推進(jìn)、堆積，進(jìn)而造成基體中增強(qiáng)相顆粒分布不均。以(4)方式進(jìn)行顆粒預(yù)置，顆粒被離散地固定在各盲孔中，加工時(shí)就不會(huì)發(fā)生增強(qiáng)顆粒的推移，因此其增強(qiáng)相分布最為均勻。但由于(2)、(3)、(4)三種預(yù)置方法的工作量都很大，不適合實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用中推廣。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為解決FSP應(yīng)用到金屬基復(fù)合材料的制備上，需將增強(qiáng)相預(yù)置在待加工件中，導(dǎo)致待加工件在加工過程中，發(fā)生顆粒的飛濺及推移，使得增強(qiáng)相分布不均的問題，提供一種中空送料摩擦頭及金屬材料表面復(fù)合材料的制備方法。本發(fā)明的摩擦頭包括攪拌摩擦體和輔助送料裝置，攪拌摩擦體由上圓柱體和下圓柱體組成，所述上圓柱體和下圓柱體上下設(shè)置且制成一體，所述上圓柱體的直徑小于下圓柱體的直徑，上圓柱體的外表面上設(shè)有夾持面，所述下圓柱體的下端面為外邊緣高于中心的凹形軸肩面，所述上圓柱體和下圓柱體沿軸線設(shè)有孔道，所述孔道由上至下分為三段，分別為上孔道、中孔道和下孔道，上孔道的內(nèi)徑與下孔道的內(nèi)徑相同，中孔道的內(nèi)徑小于上孔道的內(nèi)徑，所述下圓柱體上沿徑向設(shè)有一橫向通孔，橫向通孔與下孔道相通，所述橫向通孔的兩端分別設(shè)有與橫向通孔同軸且相通的軸承凹槽，增強(qiáng)相添加裝置由遙控微型電動(dòng)機(jī)、轉(zhuǎn)軸、兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)軸承和數(shù)個(gè)扇葉組成，所述轉(zhuǎn)軸設(shè)置在橫向通孔中，轉(zhuǎn)軸的兩端分別設(shè)置在兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)軸承中，每個(gè)軸承凹槽裝有一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)軸承，數(shù)個(gè)扇葉位于下孔道中，且數(shù)個(gè)扇葉均布安裝在轉(zhuǎn)軸上，轉(zhuǎn)軸的輸入端與遙控微型電動(dòng)機(jī)的輸出軸連接，遙控微型電動(dòng)機(jī)固裝在 下圓柱體的外表面上。本發(fā)明的方法是通過以下步驟實(shí)現(xiàn)的步驟一、確定摩擦頭的幾何尺寸根據(jù)待處理工件一次表面復(fù)合材料化的寬度確定摩擦頭軸肩的直徑D，摩擦頭軸肩的直徑D與一次表面復(fù)合材料化的寬度相等，確定下孔道3-3的內(nèi)徑為0. 5D 0. 25D,凹形軸肩面的外邊緣比凹形軸肩面的中心高0. Imm Imm ；步驟二、添加增強(qiáng)相顆粒向上孔道加入增強(qiáng)相顆粒，將上孔道填滿；步驟三、調(diào)整摩擦頭的傾斜角調(diào)整摩擦頭的傾斜角即摩擦頭的中心軸線與待處理工件法線的夾角，調(diào)整該夾角為0° 1° ；步驟四、待處理工件表面復(fù)合材料層的制備過程對(duì)待處理工件表面進(jìn)行攪拌摩擦加工，具體過程為(I)、將摩擦頭移至待加工件表面，摩擦頭以100轉(zhuǎn)/分鐘 1500轉(zhuǎn)/分鐘的轉(zhuǎn)速壓入待處理工件表面中，凹形軸肩面的壓入深度為0. Imm Imm,壓入后停留I秒 10秒；(2)、啟動(dòng)遙控微型電動(dòng)機(jī)，且遙控微型電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速為10轉(zhuǎn)/分鐘 100轉(zhuǎn)/分鐘，增強(qiáng)相顆粒隨著轉(zhuǎn)動(dòng)的扇葉沿中孔道、下孔道流進(jìn)作用界面，同時(shí)控制摩擦頭沿加工方向開始行進(jìn)，此時(shí)增強(qiáng)相顆粒被高速旋轉(zhuǎn)的摩擦頭碾壓進(jìn)入待加工件表面的基體中，摩擦頭的旋轉(zhuǎn)速度為100轉(zhuǎn)/分鐘 1500轉(zhuǎn)/分鐘，摩擦頭的行進(jìn)速度為5毫米/分鐘 200暈米/分鐘；(3)、壓碾結(jié)束的同時(shí)，停止遙控微型電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)，中孔道被靜止的扇葉堵塞，增強(qiáng)相顆粒停止加入，停止摩擦頭行進(jìn)，并將摩擦頭上升離開加工件表面，即在加工件表面完成了一道表面復(fù)合材料的制備。本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)一、本發(fā)明的材料表面復(fù)合材料制備過程中，增強(qiáng)相不需預(yù)置在待加工件中，而是沿摩擦頭中的中空送料孔道3直接進(jìn)入摩擦頭與待加工件的作用界面，增強(qiáng)相顆粒被直接攪壓入基體中，因此不會(huì)發(fā)生顆粒的飛濺以及推移，保證了增強(qiáng)相分布的均勻性。二、輔助送料裝置能夠控制增強(qiáng)相顆粒的添加與停止。三、本發(fā)明的金屬材料表面復(fù)合材料制備過程不需要在待加工件表面進(jìn)行開槽或開孔，簡(jiǎn)化了工藝程序，因此，本發(fā)明在實(shí)際生產(chǎn)中將有廣泛的應(yīng)用前景。
圖I是本發(fā)明中空送料摩擦頭的整體結(jié)構(gòu)主剖視圖；圖2是轉(zhuǎn)軸5和數(shù)個(gè)扇葉7的截面圖。
具體實(shí)施方式
具體實(shí)施方式
一結(jié)合圖I和圖2說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式的摩擦頭包括攪拌摩擦體和輔助送料裝置，攪拌摩擦體由上圓柱體I和下圓柱體2組成，所述上圓柱體I和下圓柱體2上下設(shè)置且制成一體，上圓柱體I的直徑小于下圓柱體2的直徑，上圓柱體I的外表面上設(shè)有夾持面1-1，所述下圓柱體2的下端面為外邊緣高于中心的凹形軸肩面2-1，上圓柱體I和下圓柱體2沿軸線設(shè)有孔道3，所述孔道3由上 至下分為三段，分別為上孔道3-1、中孔道3-2和下孔道3-3，孔道3用于增強(qiáng)相顆粒的儲(chǔ)存，同時(shí)也是增強(qiáng)相進(jìn)入加工界面的通道，裝卡摩擦頭前，從摩擦頭上端向孔道3內(nèi)加入一定量的增強(qiáng)相顆粒，上孔道3-1的內(nèi)徑與下孔道3-3的內(nèi)徑相同，中孔道3-2的內(nèi)徑小于上孔道3-1的內(nèi)徑，凹形軸肩面
2-1有效防止了塑性金屬材料的流出，所述下圓柱體2上沿徑向設(shè)有一橫向通孔2-2，橫向通孔2-2與下孔道3-3相通，所述橫向通孔2-2的兩端分別設(shè)有與橫向通孔2-2同軸且相通的軸承凹槽2-3，增強(qiáng)相添加裝置由遙控微型電動(dòng)機(jī)4、轉(zhuǎn)軸5、兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)軸承6和數(shù)個(gè)扇葉7組成，所述轉(zhuǎn)軸5設(shè)置在橫向通孔2-2中，轉(zhuǎn)軸5的兩端分別設(shè)置在兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)軸承6中，每個(gè)軸承凹槽2-3裝有一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)軸承6，數(shù)個(gè)扇葉7位于下孔道3-3中，且數(shù)個(gè)扇葉7均布安裝在轉(zhuǎn)軸5上，轉(zhuǎn)軸5的輸入端與遙控微型電動(dòng)機(jī)4的輸出軸連接，遙控微型電動(dòng)機(jī)4固裝在下圓柱體2的外表面上。轉(zhuǎn)軸5與橫向通孔2-2配合，轉(zhuǎn)動(dòng)軸承6與軸承凹槽2-3配合。中孔道3-2的內(nèi)徑小于上孔道3-1和下孔道3-3的內(nèi)徑，這樣設(shè)計(jì)是便于扇葉7控制增強(qiáng)相顆粒流動(dòng)。輔助送料裝置相當(dāng)于添加增強(qiáng)相顆粒的開關(guān)，啟動(dòng)遙控微型電機(jī)4，通過轉(zhuǎn)軸5帶動(dòng)扇葉7的轉(zhuǎn)或停，從而實(shí)現(xiàn)了增強(qiáng)相顆粒的添加與停止添加。對(duì)增強(qiáng)相顆粒的添加速度通過遙控微型電動(dòng)機(jī)4控制。
具體實(shí)施方式
二 結(jié)合圖I說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式的每個(gè)扇葉7的形狀為半圓形，每個(gè)扇葉7的半徑小于下孔道3-3的半徑。其它組成及連接關(guān)系與具體實(shí)施方式
一相同。
具體實(shí)施方式
三結(jié)合圖I說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一或二不同的是它還增加有隔熱墊片8，隔熱墊片8設(shè)置在下圓柱體2與遙控微型電動(dòng)機(jī)4之間。隔熱墊片8將下圓柱體2與遙控微型電動(dòng)機(jī)4與隔離，防止遙控微型電動(dòng)機(jī)4過熱。其它組成及連接關(guān)系與具體實(shí)施方式
一或二相同。
具體實(shí)施方式
四結(jié)合圖I說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式是通過以下步驟實(shí)現(xiàn)的步驟一、確定摩擦頭的幾何尺寸根據(jù)待處理工件一次表面復(fù)合材料化的寬度確定摩擦頭軸肩的直徑D，摩擦頭軸肩的直徑D與一次表面復(fù)合材料化的寬度相等，確定下孔道3-3的內(nèi)徑為0. 5D 0. 25D，凹形軸肩面2_1的外邊緣比凹形軸肩面2_1的中心高0. Imm Imm ;—次表面復(fù)合材料化的寬度通常在IOmm 32mm,即摩擦頭軸肩的直徑D為10mm 32mm,當(dāng)D = 10mm時(shí),下孔道3-3的內(nèi)徑為0. 5D (即5mm),當(dāng)D = 20mm時(shí),下孔道
3-3的內(nèi)徑為0.35D(即7mm)，當(dāng)D = 32mm時(shí)，下孔道3-3的內(nèi)徑為0. 25D(即8mm)；步驟二、添加增強(qiáng)相顆粒向上孔道3-1加入增強(qiáng)相顆粒，將上孔道3-1填滿；此量為增加一次表面復(fù)合材料化的長(zhǎng)度，可在上孔道3-1上方設(shè)置增強(qiáng)相顆粒儲(chǔ)存裝置，持續(xù)的往上孔道3-1內(nèi)添加增強(qiáng)相顆粒；步驟三、調(diào)整摩擦頭的傾斜角調(diào)整摩擦頭的傾斜角即摩擦頭的中心軸線N-N與待處理工件法線的夾角，調(diào)整該夾角為0° 1° ；步驟四、待處理工件表面復(fù)合材料層的制備過程對(duì)待處理工件表面進(jìn)行攪拌摩擦加工，具體過程為(I)、將摩擦頭移至待加工件表面，摩擦頭以100轉(zhuǎn)/分鐘 1500轉(zhuǎn)/分鐘的轉(zhuǎn)速壓入待處理工件表面中，凹形軸肩面2-1的壓入深度為0. Imm 1mm，壓入后停留I秒 10 秒，使摩擦頭附近的待加工件表面溫度升高，塑性增強(qiáng)；(2)、啟動(dòng)遙控微型電動(dòng)機(jī)4，且遙控微型電動(dòng)機(jī)4的轉(zhuǎn)速為10轉(zhuǎn)/分鐘 100轉(zhuǎn)/分鐘，增強(qiáng)相顆粒隨著轉(zhuǎn)動(dòng)的扇葉7沿中孔道3-2、下孔道3-3流進(jìn)作用界面，同時(shí)控制摩擦頭沿加工方向開始行進(jìn)，此時(shí)增強(qiáng)相顆粒被高速旋轉(zhuǎn)的摩擦頭碾壓進(jìn)入待加工件表面的基體中，摩擦頭的旋轉(zhuǎn)速度為100轉(zhuǎn)/分鐘 1500轉(zhuǎn)/分鐘，摩擦頭的行進(jìn)速度為5毫米/分鐘 200暈米/分鐘；(3)、壓碾結(jié)束的同時(shí)，停止遙控微型電動(dòng)機(jī)4旋轉(zhuǎn)，中孔道3-2被靜止的扇葉7堵塞，增強(qiáng)相顆粒停止加入,停止摩擦頭行進(jìn),并將摩擦頭上升離開加工件表面，即在加工件表面完成了一道表面復(fù)合材料的制備。經(jīng)上述方法得到的金屬?gòu)?fù)合材料進(jìn)行微觀結(jié)構(gòu)觀察，得到的增強(qiáng)相分布十分彌散、均勻，同時(shí)該試樣復(fù)合區(qū)晶粒也十分細(xì)密，表面復(fù)合材料化的綜合性能明顯高于母材。
具體實(shí)施方式
五本實(shí)施方式為步驟三中摩擦頭的傾斜角為0.5° ;其它步驟與具體實(shí)施方式
四相同。
具體實(shí)施方式
六本實(shí)施方式為步驟四中摩擦頭以500轉(zhuǎn)/分鐘的轉(zhuǎn)速壓入待處理工件表面中，凹形軸肩面2-1的壓入深度為0. 5mm，壓入后停留5秒。其它步驟與具體實(shí)施方式
四相同。
具體實(shí)施方式
七本實(shí)施方式為步驟四中摩擦頭以800轉(zhuǎn)/分鐘的轉(zhuǎn)速壓入待處理工件表面中，凹形軸肩面2-1的壓入深度為0. 6mm，壓入后停留6秒。其它步驟與具體實(shí)施方式
四相同。
具體實(shí)施方式
八本實(shí)施方式為步驟四中摩擦頭以1000轉(zhuǎn)/分鐘的轉(zhuǎn)速壓入待處理工件表面中，凹形軸肩面2-1的壓入深度為0. 8mm，壓入后停留4秒。其它步驟與具體實(shí)施方式
四相同。
具體實(shí)施方式
九本實(shí)施方式為步驟四中遙控微型電動(dòng)機(jī)4的轉(zhuǎn)速為50轉(zhuǎn)/分鐘，摩擦頭的旋轉(zhuǎn)速度為500轉(zhuǎn)/分鐘，摩擦頭的行進(jìn)速度為50毫米/分鐘。其它步驟與具體實(shí)施方式
四相同。
具體實(shí)施方式
十本實(shí)施方式為步驟四中遙控微型電動(dòng)機(jī)4的轉(zhuǎn)速為70轉(zhuǎn)/分鐘，摩擦頭的旋轉(zhuǎn)速度為800轉(zhuǎn)/分鐘，摩擦頭的行進(jìn)速度為100毫米/分鐘。其它步驟與具體實(shí)施方式
四相同。
權(quán)利要求
1.一種中空送料摩擦頭，所述摩擦頭包括攪拌摩擦體和輔助送料裝置，攪拌摩擦體由上圓柱體(I)和下圓柱體(2)組成，所述上圓柱體(I)和下圓柱體(2)上下設(shè)置且制成一體，所述上圓柱體(I)的直徑小于下圓柱體(2)的直徑，上圓柱體(I)的外表面上設(shè)有夾持面(1-1)，所述下圓柱體(2)的下端面為外邊緣高于中心的凹形軸肩面(2-1)，其特征在于所述上圓柱體(I)和下圓柱體(2)沿軸線設(shè)有孔道(3)，所述孔道(3)由上至下分為三段，分別為上孔道(3-1)、中孔道(3-2)和下孔道(3-3)，上孔道(3-1)的內(nèi)徑與下孔道(3_3)的內(nèi)徑相同，中孔道(3-2)的內(nèi)徑小于上孔道(3-1)的內(nèi)徑，所述下圓柱體(2)上沿徑向設(shè)有一橫向通孔(2-2)，橫向通孔(2-2)與下孔道(3-3)相通，所述橫向通孔(2-2)的兩端分別設(shè)有與橫向通孔(2-2)同軸且相通的軸承凹槽(2-3)，增強(qiáng)相添加裝置由遙控微型電動(dòng)機(jī)(4)、轉(zhuǎn)軸(5)、兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)軸承(6)和數(shù)個(gè)扇葉(7)組成，所述轉(zhuǎn)軸(5)設(shè)置在橫向通孔(2-2)中，轉(zhuǎn)軸(5)的兩端分別設(shè)置在兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)軸承￠)中，每個(gè)軸承凹槽(2-3)裝有一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)軸承(6)，數(shù)個(gè)扇葉(7)位于下孔道(3-3)中，且數(shù)個(gè)扇葉(7)均布安裝在轉(zhuǎn)軸(5)上，轉(zhuǎn)軸(5)的輸入端與遙控微型電動(dòng)機(jī)(4)的輸出軸連接，遙控微型電動(dòng)機(jī)(4)固裝在下圓柱體(2)的外表面上。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述中空送料摩擦頭，其特征在于每個(gè)扇葉(7)的形狀為半圓形，每個(gè)扇葉(7)的半徑小于下孔道(3-3)的半徑。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述中空送料摩擦頭，其特征在于所述摩擦頭還包括隔熱墊片(8)，隔熱墊片⑶設(shè)置在下圓柱體(2)與遙控微型電動(dòng)機(jī)⑷之間。
4.一種利用權(quán)利要求I所述中空送料摩擦頭實(shí)現(xiàn)金屬材料表面復(fù)合材料的制備方法，其特征在于所述方法是通過以下步驟實(shí)現(xiàn)的 步驟一、確定摩擦頭的幾何尺寸根據(jù)待處理工件一次表面復(fù)合材料化的寬度確定摩擦頭軸肩的直徑D，摩擦頭軸肩的直徑D與一次表面復(fù)合材料化的寬度相等，確定下孔道(3-3)的內(nèi)徑為O. O. 25D，凹形軸肩面(2-1)的外邊緣比凹形軸肩面(2_1)的中心高O.Imm Imm ； 步驟二、添加增強(qiáng)相顆粒向上孔道(3-1)加入增強(qiáng)相顆粒，將上孔道(3-1)填滿； 步驟三、調(diào)整摩擦頭的傾斜角調(diào)整摩擦頭的傾斜角即摩擦頭的中心軸線(N-N)與待處理工件法線的夾角，調(diào)整該夾角為0° 1° ； 步驟四、待處理工件表面復(fù)合材料層的制備過程對(duì)待處理工件表面進(jìn)行攪拌摩擦加工，具體過程為 (1)、將摩擦頭移至待加工件表面，摩擦頭以100轉(zhuǎn)/分鐘 1500轉(zhuǎn)/分鐘的轉(zhuǎn)速壓入待處理工件表面中，凹形軸肩面(2-1)的壓入深度為O. Imm 1mm，壓入后停留I秒 10秒； (2)、啟動(dòng)遙控微型電動(dòng)機(jī)⑷，且遙控微型電動(dòng)機(jī)⑷的轉(zhuǎn)速為10轉(zhuǎn)/分鐘 100轉(zhuǎn)/分鐘，增強(qiáng)相顆粒隨著轉(zhuǎn)動(dòng)的扇葉(7)沿中孔道(3-2)、下孔道(3-3)流進(jìn)作用界面，同時(shí)控制摩擦頭沿加工方向開始行進(jìn)，此時(shí)增強(qiáng)相顆粒被高速旋轉(zhuǎn)的摩擦頭碾壓進(jìn)入待加工件表面的基體中，摩擦頭的旋轉(zhuǎn)速度為100轉(zhuǎn)/分鐘 1500轉(zhuǎn)/分鐘，摩擦頭的行進(jìn)速度為5暈米/分鐘 200暈米/分鐘； (3)、壓碾結(jié)束的同時(shí)，停止遙控微型電動(dòng)機(jī)(4)旋轉(zhuǎn)，中孔道(3-2)被靜止的扇葉(7)堵塞，增強(qiáng)相顆粒停止加入，停止摩擦頭行進(jìn)，并將摩擦頭上升離開加工件表面，即在加工件表面完成了一道表面復(fù)合材料的制備。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述金屬材料表面復(fù)合材料的制備方法，其特征在于步驟三中摩擦頭的傾斜角為O. 5°。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述金屬材料表面復(fù)合材料的制備方法，其特征在于步驟四中摩擦頭以500轉(zhuǎn)/分鐘的轉(zhuǎn)速壓入待處理工件表面中，凹形軸肩面(2-1)的壓入深度為O.5mm,壓入后停留5秒。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述金屬材料表面復(fù)合材料的制備方法，其特征在于步驟四中摩擦頭以800轉(zhuǎn)/分鐘的轉(zhuǎn)速壓入待處理工件表面中，凹形軸肩面(2-1)的壓入深度為O.6mm,壓入后停留6秒。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述金屬材料表面復(fù)合材料的制備方法，其特征在于步驟四中摩擦頭以1000轉(zhuǎn)/分鐘的轉(zhuǎn)速壓入待處理工件表面中，凹形軸肩面(2-1)的壓入深度為O.8mm,壓入后停留4秒。
9.根據(jù)權(quán)利要求4所述金屬材料表面復(fù)合材料的制備方法，其特征在于步驟四中遙控微型電動(dòng)機(jī)⑷的轉(zhuǎn)速為50轉(zhuǎn)/分鐘，摩擦頭的旋轉(zhuǎn)速度為500轉(zhuǎn)/分鐘，摩擦頭的行進(jìn)速度為50毫米/分鐘。
10.根據(jù)權(quán)利要求4所述金屬材料表面復(fù)合材料的制備方法，其特征在于步驟四中遙控微型電動(dòng)機(jī)(4)的轉(zhuǎn)速為70轉(zhuǎn)/分鐘，摩擦頭的旋轉(zhuǎn)速度為800轉(zhuǎn)/分鐘，摩擦頭的行進(jìn)速度為100毫米/分鐘。
全文摘要
中空送料摩擦頭及金屬材料表面復(fù)合材料的制備方法，它涉及一種攪拌摩擦焊的摩擦頭及焊接方法，以解決金屬基復(fù)合材料的制備需將增強(qiáng)相預(yù)置在待加工件中，導(dǎo)致加工過程中，發(fā)生顆粒飛濺及推移，使得增強(qiáng)相分布不均的問題。焊具上圓柱體和下圓柱體上下設(shè)置且制成一體，下圓柱體的下端面為凹形軸肩面，上圓柱體和下圓柱體沿軸線設(shè)有上孔道、中孔道和下孔道，數(shù)個(gè)扇葉位于下孔道中，且數(shù)個(gè)扇葉均布安裝在轉(zhuǎn)軸上，轉(zhuǎn)軸的輸入端與遙控微型電動(dòng)機(jī)的輸出軸連接。方法一、確定摩擦頭的幾何尺寸；二、添加增強(qiáng)相顆粒；三、調(diào)整摩擦頭的傾斜角；四、對(duì)待處理工件表面進(jìn)行攪拌摩擦加工，實(shí)現(xiàn)一道表面復(fù)合材料的制備。本發(fā)明用于金屬材料表面復(fù)合材料制備。
文檔編號(hào)B23K20/12GK102632334SQ20121008790
公開日2012年8月15日 申請(qǐng)日期2012年3月29日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月29日
發(fā)明者萬龍, 劉會(huì)杰, 呂世雄, 王天昊, 黃永憲 申請(qǐng)人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)