本發(fā)明屬于攪拌摩擦增材，具體而言，涉及一種基于攪拌摩擦增材制造電極的固定工裝及電極生產(chǎn)方法。

背景技術(shù)：

1、在現(xiàn)有技術(shù)中，負(fù)極柱的制造過(guò)程通常是通過(guò)擠壓、拉伸或冷墩等工藝將金屬材料加工成負(fù)極柱，在成型后，可能需要去除負(fù)極柱上的多余部分，如凸臺(tái)余量等，這可以通過(guò)切割設(shè)備來(lái)完成。如附圖4所示，傳統(tǒng)的負(fù)極柱制造方法，需要先在基板01上鋪設(shè)一層沉積（沉積包括附圖4中的負(fù)極柱02和切割余量03），然后再通過(guò)切割等方式，將切割余量03的部分去除，最終得到負(fù)極柱02。然而這種方式不僅步驟繁瑣，工藝復(fù)雜，切割的精度要求較高，否則可能損傷負(fù)極柱，而且被切割的余量還存在材料的浪費(fèi)。

2、攪拌摩擦增材制造（friction?stir?additive?manufacturing，fsam）是一種基于攪拌摩擦焊原理發(fā)展而來(lái)的3d打印技術(shù)。它利用攪拌針、增材原料與連接件的攪拌摩擦產(chǎn)生熱量，軟化連接處的材料，再通過(guò)軸向的壓力使材料連接在一起。通過(guò)攪拌摩擦增材工藝進(jìn)行電極制造可以省去切割部分的工藝，簡(jiǎn)化步驟且避免浪費(fèi)，但是現(xiàn)有技術(shù)中并沒(méi)有相關(guān)的制造工藝，并且現(xiàn)有技術(shù)中還缺少適用于攪拌摩擦增材工藝的固定工裝。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明旨在至少解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問(wèn)題之一。為此，本發(fā)明的一個(gè)目的在于提出一種基于攪拌摩擦增材制造電極的固定工裝及電極生產(chǎn)方法。

2、根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的基于攪拌摩擦增材制造電極的固定工裝，包括：基板固定板，所述基板固定板上設(shè)有基板安裝位；臺(tái)面，所述基板固定板可拆卸的安裝于所述臺(tái)面，所述臺(tái)面上設(shè)有冷卻噴頭，所述冷卻噴頭朝向所述基板安裝位；加熱裝置，所述加熱裝置的發(fā)熱面貼合所述基板安裝位。

3、本發(fā)明相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)的優(yōu)勢(shì)在于，本發(fā)明通過(guò)攪拌摩擦增材的工藝進(jìn)行電極負(fù)極柱的制造，一方面節(jié)省了原料，提高了原料的利用率，減少了原料的浪費(fèi)；另一方面簡(jiǎn)化了制造工藝，可以一步成型，省略了切除余量的部分，既節(jié)省了時(shí)間，又降低了損壞負(fù)極柱的概率。而固定工裝10的設(shè)置，為攪拌摩擦增材提供了制造空間。

4、本發(fā)明還提出了一種電極生產(chǎn)方法，所述電極生產(chǎn)方法采用所述的固定工裝實(shí)現(xiàn)，所述生產(chǎn)方法包括步驟：s1：將基板置于所述基板固定板；s2：采用加熱裝置加熱所述基板安裝位；s3：在所述固定工裝中的冷卻噴頭供給冷卻液以通過(guò)流動(dòng)的冷卻液冷卻基板和/或所述基板上的增材結(jié)構(gòu)。

5、所述與上述的相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)所具有的優(yōu)勢(shì)相同，在此不再贅述。

6、根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，步驟s3包括：通過(guò)鋁金屬連續(xù)成形在銅基板上增材制造所述電極。

7、根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述固定工裝的所述基板安裝位包括底板和多個(gè)限位部，所述限位部與所述底板的邊沿相連并向上延伸，多個(gè)所述限位部沿水平方向上間隔設(shè)置，以在兩個(gè)所述限位部間形成排水槽。

8、根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述步驟s3包括：在所述基板上持續(xù)注入冷卻液并通過(guò)冷卻液環(huán)繞所述基板和/或所述增材結(jié)構(gòu)(100)以對(duì)其進(jìn)行冷卻，冷卻液將所述基板和/或所述增材結(jié)構(gòu)上的熱量從所述排水槽帶出。

9、根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述步驟s3還包括s301：選取攪拌頭：根據(jù)增材用基板和/或增材結(jié)構(gòu)選取相對(duì)應(yīng)的帶針攪拌頭或不帶針攪拌頭。

10、根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述增材方法采用送絲攪拌摩擦增材技術(shù)。

11、根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，選擇帶針攪拌頭進(jìn)行攪拌摩擦增材時(shí)，所述攪拌頭包括軸肩、螺桿以及設(shè)于螺桿底端的攪拌針，步驟s3包括：s302：將絲材插入送絲孔中，直至所述絲材前端接觸到螺桿；驅(qū)動(dòng)所述螺桿轉(zhuǎn)動(dòng)，并將所述攪拌頭置于所述基板表面處；s303：所述絲材進(jìn)入所述軸肩后，在所述螺桿的螺旋槽的切削作用下被切割成顆粒，這些顆粒被螺桿向下傳遞，所述軸肩與所述螺桿使顆粒進(jìn)入預(yù)塑化狀態(tài)，所述顆粒到達(dá)下方所述基板表面時(shí)，與所述基板發(fā)生攪拌摩擦，并在所述攪拌針的攪拌作用下進(jìn)一步與所述基板材料混合均勻，擴(kuò)散并沉積于所述基板待增材區(qū)表面；s304：所述攪拌頭沿設(shè)定路徑在所述基板表面待增材區(qū)移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)所述待增材區(qū)的單層材料堆覆；s305：在所述待增材區(qū)重復(fù)單層材料堆覆，實(shí)現(xiàn)多層材料堆覆，直至達(dá)到所需要的增材高度。

12、根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述帶針攪拌頭通過(guò)垂直拔起的方式移動(dòng)，以實(shí)現(xiàn)待增材區(qū)材料堆覆。

13、根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述固定工裝的臺(tái)面的邊沿設(shè)有向上延伸的擋水板，所述擋水板圍繞所述基板固定板設(shè)置，以在所述基板固定板的四周形成閉合的封閉空間；步驟s3包括：控制冷卻液進(jìn)入所述封閉空間的流速大于冷卻液流出所述封閉空間的流速；且控制所述封閉空間內(nèi)的液位始終低于增材結(jié)構(gòu)的上表面高度。

14、本發(fā)明的附加方面和優(yōu)點(diǎn)將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過(guò)本發(fā)明的實(shí)踐了解到。

技術(shù)特征：

1.一種基于攪拌摩擦增材制造電極的固定工裝，其特征在于：包括：

2.一種電極生產(chǎn)方法，其特征在于，所述電極生產(chǎn)方法采用如權(quán)利要求1所述的固定工裝實(shí)現(xiàn)，所述生產(chǎn)方法包括步驟：s1：將基板置于所述基板固定板；s2：采用加熱裝置加熱所述基板安裝位；s3：在所述固定工裝中的冷卻噴頭供給冷卻液以通過(guò)流動(dòng)的冷卻液冷卻基板和/或所述基板上的增材結(jié)構(gòu)。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電極生產(chǎn)方法，其特征在于，步驟s3包括：通過(guò)鋁金屬連續(xù)成形在銅基板上增材制造所述電極。

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電極生產(chǎn)方法，其特征在于，所述固定工裝的所述基板安裝位包括底板和多個(gè)限位部，所述限位部與所述底板的邊沿相連并向上延伸，多個(gè)所述限位部沿水平方向上間隔設(shè)置，以在兩個(gè)所述限位部間形成排水槽。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的電極生產(chǎn)方法，其特征在于，所述步驟s3包括：在所述基板上持續(xù)注入冷卻液并通過(guò)冷卻液環(huán)繞所述基板和/或所述增材結(jié)構(gòu)以對(duì)其進(jìn)行冷卻，冷卻液將所述基板和/或所述增材結(jié)構(gòu)上的熱量從所述排水槽帶出。

6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電極生產(chǎn)方法，其特征在于，

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的電極生產(chǎn)方法，其特征在于，所述電極生產(chǎn)方法采用送絲攪拌摩擦增材技術(shù)。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的電極生產(chǎn)方法，其特征在于，選擇帶針攪拌頭進(jìn)行攪拌摩擦增材時(shí)，所述攪拌頭包括軸肩、螺桿以及設(shè)于螺桿底端的攪拌針，步驟s3包括：s302：將絲材插入送絲孔中，直至所述絲材前端接觸到螺桿；驅(qū)動(dòng)所述螺桿轉(zhuǎn)動(dòng)，并將所述攪拌頭置于所述基板表面處；s303：所述絲材進(jìn)入所述軸肩后，在所述螺桿的螺旋槽的切削作用下被切割成顆粒，這些顆粒被螺桿向下傳遞，所述軸肩與所述螺桿使顆粒進(jìn)入預(yù)塑化狀態(tài)，所述顆粒到達(dá)下方所述基板表面時(shí)，與所述基板發(fā)生攪拌摩擦，并在所述攪拌針的攪拌作用下進(jìn)一步與所述基板材料混合均勻，擴(kuò)散并沉積于所述基板待增材區(qū)表面；s304：所述攪拌頭沿設(shè)定路徑在所述基板表面待增材區(qū)移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)所述待增材區(qū)的單層材料堆覆；s305:在所述待增材區(qū)重復(fù)單層材料堆覆，實(shí)現(xiàn)多層材料堆覆，直至達(dá)到所需要的增材高度。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的電極生產(chǎn)方法，其特征在于，所述帶針攪拌頭通過(guò)垂直拔起的方式移動(dòng)，以實(shí)現(xiàn)待增材區(qū)材料堆覆。

10.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電極生產(chǎn)方法，其特征在于，

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明屬于攪拌摩擦焊接增材領(lǐng)域，公開(kāi)了一種基于攪拌摩擦增材制造電極的固定工裝及電極生產(chǎn)方法，固定工裝，包括：基板固定板，基板固定板上設(shè)有基板安裝位；臺(tái)面，基板固定板可拆卸的安裝于臺(tái)面。電極生產(chǎn)方法包括步驟：S1：將基板置于基板固定板；S2：采用加熱裝置加熱基板安裝位；S3：在固定工裝中的冷卻噴頭供給冷卻液以通過(guò)流動(dòng)的冷卻液冷卻基板和/或基板上的增材結(jié)構(gòu)。本發(fā)明的優(yōu)勢(shì)在于，一方面節(jié)省了原料，提高了原料的利用率，減少了原料的浪費(fèi)；另一方面簡(jiǎn)化了制造工藝，可以一步成型，省略了切除余量的部分，既節(jié)省了時(shí)間，又降低了損壞負(fù)極柱的概率。

技術(shù)研發(fā)人員：萬(wàn)龍,溫琦
受保護(hù)的技術(shù)使用者：安徽萬(wàn)宇機(jī)械設(shè)備科技有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/10/21