CN110052698A - 预置金属丝式搅拌摩擦加工方法 - Google Patents

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王军
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Abstract

本发明提供了一种预置金属丝式搅拌摩擦加工方法，包括如下步骤：提供金属丝；提供母材，并在母材上开设第一安装槽，将金属丝设置在第一安装槽内；使用搅拌摩擦设备对母材和金属丝进行搅拌摩擦加工；其中，金属丝包括金属粉末及环绕包裹金属粉末的管状金属。金属丝通过管状金属环绕包裹金属粉末，使得在搅拌过程中，由于金属粉末被包裹于管状金属内，有效减少了金属粉末与空气的接触面积，进而降低了金属粉末的氧化率，提高了对母材的加工质量。

Description

预置金属丝式搅拌摩擦加工方法
技术领域
本发明属于搅拌摩擦加工工艺技术领域，更具体地说，是涉及一种预置金属丝式搅拌摩擦加工方法。
背景技术
FSP(friction stir processing)，即搅拌摩擦加工，是一种通过搅拌针的强烈搅拌作用使母材发生剧烈塑性变形、混合、破碎，实现母材的晶粒微致密化、均匀化和细化的加工工艺。通常，在搅拌过程中还会相应添加不同类型的金属粉末在母材上，使搅拌针作用在母材上时，同时对金属粉末进行搅拌，使得母材的晶粒受到钉扎效应而进一步细化，得到性能更佳的材料。
在现有技术中，通常会通过在母材上开槽的方式，将金属粉末添加在母材上(即金属粉末容置于槽中)，但该方法对金属粉末的保护性不佳，搅拌针在搅拌过程中容易将金属粉末挤凹槽，使金属粉末与空气大量接触后进一步氧化，降低了金属粉末的利用率，影响加工质量。
发明内容
本发明的目的在于提供一种预置金属丝式搅拌摩擦加工方法，旨在解决搅拌过程中，金属粉末的利用率低而影响加工质量的问题。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：提供一种预置金属丝式搅拌摩擦加工方法，包括如下步骤：
提供金属丝；
提供母材，并在母材上开设第一安装槽，将金属丝设置在第一安装槽内；
使用搅拌摩擦设备对母材和金属丝进行搅拌摩擦加工；
其中，金属丝包括金属粉末及环绕包裹金属粉末的管状金属。
在其中一个实施例中，管状金属材质与母材材质相同。
在其中一个实施例中，金属粉末包括铁合金粉、铜合金粉、镍合金粉、钴合金粉、铝合金粉、钛合金粉及贵金属合金粉的任一种。
在其中一个实施例中，第一安装槽为多个并相邻设置，以一一容置多根金属丝。
在其中一个实施例中，还包括提供盖板，以封盖第一安装槽并压紧第一安装槽内的金属丝。
在其中一个实施例中，盖板设于母材开设有第一安装槽的一面上，盖板开设有与多个第一安装槽一一对应的多个第二安装槽，每个第一安装槽与每个第二安装槽配合形成柱形空腔，以适配容纳呈柱形结构的金属丝。
在其中一个实施例中，第一安装槽及第一安装槽，分别贯穿母材相对的两侧以及盖板相对的两侧。
在其中一个实施例中，盖板材质与母板材质相同。
在其中一个实施例中，盖板厚度小于母材厚度。
在其中一个实施例中，搅拌摩擦设备包括搅拌针，进行加工前，搅拌针相邻于盖板背向母材的一侧，并正对第一安装槽的一个端部设置，以沿第一安装槽的延伸方向对母材和金属丝进行搅拌摩擦加工。
本发明提供的预置金属丝式搅拌摩擦加工方法的有益效果在于：与现有技术相比，本发明的金属丝通过管状金属环绕包裹金属粉末，使得在搅拌过程中，由于金属粉末被包裹于管状金属内，有效减少了金属粉末与空气的接触面积，进而降低了金属粉末的氧化率，提高了对母材的加工质量。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明一实施例提供的预置金属丝式搅拌摩擦加工方法流程图；
图2为本发明另一实施例提供的预置金属丝式搅拌摩擦加工方法流程图；
图3为本发明一实施例提供金属丝截面示意图；
图4为本发明一实施例提供的母材俯视示意图；
图5为本发明一实施例提供的盖板俯视示意图；
图6为本发明一实施金属丝与母材的位置关系示意图；
图7为本发明一实施盖板、金属丝及母材的位置关系示意图。
图中：10、金属丝；11、金属粉末；12、管状金属；20、母材；25、第一安装槽；30、盖板；35、第二安装槽。
具体实施方式
为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。
需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
请详参图1、图3及图4，本发明一实施例提供了一种预置金属丝式搅拌摩擦加工方法，具体包括：
步骤S100，提供金属丝10；
步骤S120，提供母材20，并在母材20上开设第一安装槽25，将金属丝10设置在安装槽25中；
步骤S140,使用搅拌摩擦设备对母材20及金属丝10进行搅拌摩擦加工。
其中，金属丝10用于辅助搅拌摩擦设备对母材20进行搅拌摩擦加工，使母材10中的晶粒受到钉扎效应进一步细化，提升对母材20的搅拌摩擦加工效果。
具体地，金属丝10包括金属粉末11及管状金属12，管状金属12环绕包裹金属粉末11，形成药芯焊丝式结构。
更具体地，管状金属12的材质与母材20的材质相同，如此，通过在管状金属12及母材20中采用相同的材质，有效降低了杂质对母材20搅拌摩擦加工的影响，从而提升了加工质量。
更具体地，金属粉末11包括铁合金粉、铜合金粉、镍合金粉、钴合金粉、铝合金粉、钛合金粉及贵重金属合金粉等。可以理解的是，可以根据母材20材质来选择合适的粉末材料，从而达到对母材20搅拌摩擦加工的最佳效果。
在本发明中，通过设置管状金属12环绕金属粉末11，便于金属粉末11保存并设置在母材20上，当母材20及金属丝10同时被搅拌摩擦设备搅拌时，金属丝10中的金属粉末11受到管状金属12的限制，不易迸离母材20或搅拌摩擦设备，也防止金属粉末11与氧气进行大面积的接触，提高了金属粉末11的利用率。
当管状金属12被搅拌摩擦设备的搅拌针搅碎之后，大量粉末态的管状金属12与金属粉末11掺杂在一起，进一步降低了金属粉末11与氧气的接触面积，防止金属粉末11受热氧化，提高了金属粉末11的利用率，相应使得对母材20的加工效果提高。
进一步地，在步骤S120中，第一安装槽25在母材20上的开设区域与母材20的待加工区域对应，以当金属丝10设于第一安装槽25内后，搅拌摩擦设备能够同时搅拌母材20及第一安装槽25内的金属丝10。
具体地，第一安装槽25为多个并相邻排布，以用于一一容置多根金属丝10。
更具体地，详参图6所示，在本实施例中，第一安装槽25为弧形凹槽，以适配容纳呈圆柱形结构的金属丝10，避免金属丝10设于第一安装槽25时，与第一安装槽25之间形成空隙，且此时金属丝10部分露出于第一安装槽25。
可以理解的是，金属丝10数量规格可以根据实际加工需求进行灵活调整，相应第一安装槽25的尺寸及数量也可以根据实际加工需求的金属丝10规格数量进行灵活设置。
进一步地，在步骤S140中，搅拌摩擦设备中搅拌针正对第一安装槽25的其中一个端部后，沿安装槽25的延伸方向开始对金属丝10及母材20进行加工。
进一步详参图2、图5及图7所示，在步骤S120及步骤S140之间，还包括：
步骤S130，提供盖板30，以封盖安装槽25并压紧第一安装槽25内的金属丝10。
也即，将盖板30安装在母材20的第一安装槽25所在侧，并利用该盖板30封盖第一安装槽25，并将第一安装槽25内的金属丝10压紧。
在本实施例中，盖板30的长度及宽度分别于母材20的长度及宽度一致，盖板30层叠覆盖在母材20开设有安装槽25一侧的表面上，在其它一些实施例中，盖板30也可以仅覆母材20开设有第一安装槽25的区域。
进一步地，在本实施例中，盖板30开设有与多个第一安装槽25一一对应的多个第二安装槽35，当盖板30设于母材20上时，第一安装槽25与第二安装槽35一一正对设置，且第一安装槽25及第二安装槽35均为弧形凹槽，每个第一安装槽25与每个第二安装槽35对应形成柱形空腔，以适配容纳呈圆柱形结构的金属丝10。
进一步地，在本实施例中，第一安装槽25及第二安装槽35分别沿延伸方向贯穿母材20相对的两侧以及盖板30相对的两侧，以当金属丝10过长时，金属丝10也能容置于第一安装槽25及第二安装槽35形成的空腔内，并可以根据后续实际的加工情况，相应补充金属丝10或者取走剩余的金属丝10。
在一些实施例中，对母材20进行搅拌摩擦加工前，也可以先将金属丝10裁剪成合适的长度，再将金属丝10设置在第一安装槽25内后再通过盖板30封盖第一安装槽25。
具体地，盖板30的材质与母材20的材质相同，避免搅拌摩擦加工时杂质对加工质量造成影响。盖板30的厚度小于母材10的厚度，以便于搅拌针搅碎盖板30后，进一步搅拌摩擦加工母材20以及第一安装槽25内的金属丝10。
需要说明的是，设有盖板30时，搅拌摩擦设备中的搅拌针相邻于所述盖板30背向母材20的一侧，并正对第一安装槽25及第二安装槽35共同的一个端部设置，以述第一安装槽25及第二安装槽35的延伸方向对母材20和多根金属丝10进行搅拌摩擦加工
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种预置金属丝式搅拌摩擦加工方法，其特征在于，包括如下步骤：
提供金属丝；
提供母材，并在所述母材上开设第一安装槽，将所述金属丝设置在所述第一安装槽内；
使用搅拌摩擦设备对所述母材和所述金属丝进行搅拌摩擦加工；
其中，所述金属丝包括金属粉末及环绕包裹所述金属粉末的管状金属。
2.根据权利要求1所述的预置金属丝式搅拌摩擦加工方法，其特征在于，所述管状金属材质与所述母材材质相同。
3.根据权利要求1所述的预置金属丝式搅拌摩擦加工方法，其特征在于，所述金属粉末包括铁合金粉、铜合金粉、镍合金粉、钴合金粉、铝合金粉、钛合金粉及贵金属合金粉的任一种。
4.根据权利要求1所述的预置金属丝式搅拌摩擦加工方法，其特征在于，所述第一安装槽为多个并相邻设置，以一一容置多根所述金属丝。
5.根据权利要求4所述的预置金属丝式搅拌摩擦加工方法，其特征在于，还包括提供盖板，以封盖所述第一安装槽并压紧所述第一安装槽内的所述金属丝。
6.根据权利要求5所述的预置金属丝式搅拌摩擦加工方法，其特征在于，所述盖板设于所述母材开设有所述第一安装槽的一面上，所述盖板开设有与多个所述第一安装槽一一对应的多个第二安装槽，每个所述第一安装槽与每个所述第二安装槽配合形成柱形空腔，以适配容纳呈柱形结构的所述金属丝。
7.根据权利要求6所述的预置金属丝式搅拌摩擦加工方法，其特征在于，所述第一安装槽及所述第二安装槽，分别贯穿所述母材相对的两侧以及所述盖板相对的两侧。
8.根据权利要求5所述的预置金属丝式搅拌摩擦加工方法，其特征在于，所述盖板材质与所述母板材质相同。
9.根据权利要求5所述的预置金属丝式搅拌摩擦加工方法，其特征在于，所述盖板厚度小于所述母材厚度。
10.根据权利要求5所述的预置金属丝式搅拌摩擦加工方法，其特征在于，所述搅拌摩擦设备包括搅拌针，进行加工前，所述搅拌针相邻于所述盖板背向所述母材的一侧，并正对所述第一安装槽的一个端部设置，以沿所述第一安装槽的延伸方向对所述母材和所述金属丝进行搅拌摩擦加工。
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