[发明专利]选择性激光烧结间接成型余废料的回收方法

说明书

技术领域

本发明属于快速制造领域，具体涉及一种选择性激光烧结间接成型余废料的回收方法。

背景技术

选择性激光烧结（Selective Laser Sintering，简称SLS)是一种采用金属、高分子陶瓷或高分子材料等粉末为材料，通过分层制造的方式来形成物体的技术，相对于传统“减材”制造，选择性激光烧结是种增材制造方法，可以制造任意复杂的零件，不会受到传统车铣抛磨工艺的限制，最大限度的利用材料，周期短成本低，这在航空航天、模具等领域有着极大的优势。

通过SLS成型制备金属或陶瓷件有两种方法：直接成型法和间接成型法。其中直接成型法是通过高功率的激光束逐层融化金属或陶瓷粉末而成形复杂结构、高密度的零件。间接成型法是采用低功率的激光束逐层成型，其材料由两种熔点相差较大的成分组成，高熔点成分称为基体材料，低熔点成分称为粘结剂。其中，基体材料一般为熔点较高的金属或陶瓷材料，粘接剂一般为熔点较低的高分子材料，例如热塑性高分子材料。

在SLS间接成型前，需要对金属或陶瓷粉末颗粒与作为粘结剂的高分子粉末颗粒进行结合，目前有两种结合方法：一种是高分子粉末与金属或陶瓷粉末进行机械混合，另一种是采用特殊的工艺将高分子粉末均匀地包覆在金属或陶瓷粉末表面，制得复合粒径要求的混合粉末颗粒。

在选择性激光烧结设备通过间接成型制备金属或陶瓷件的工艺中，常常会剩下一部分余料（包括混合的高分子粉末与金属或陶瓷材料粉末），该余料由于包含固定配比的混合的高分子粉末金属或陶瓷材料粉末，限制了其使用范围而常常被遗弃。而且在SLS成型过程中，会出现有瑕疵或不合格的初坯废件，也往往只能被丢掉，综上可知，在选择性激光烧结设备通过间接成型制备金属或陶瓷件的工艺中，余废料的浪费增加了选择性激光烧结工艺生产的成本。

发明内容

本发明的目的在于，针对现有技术存在的问题，提供一种很好地分离回收余废料，变废为宝的选择性激光烧结间接成型余废料的回收方法。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种选择性激光烧结间接成型余废料的回收方法，包括以下步骤：

步骤一：将余废料、溶剂置于密闭容器内，且对容器抽真空并充入惰性气体；所述余废料是指金属与高分子材料的混合粉末、陶瓷与高分子材料的混合粉末或者已烧结的初坯废件；

步骤二：以峰值温度为预设熔点以上10-50℃对容器进行加热，快速搅拌溶液并保温保压至少1h，当保温保压结束时停止搅拌，且经过0.5-3h后开始冷却；

步骤三，当容器冷却至室温时，分别回收沉底的金属或陶瓷粉末颗粒，以及悬浮在溶剂表面的块状高分子材料；

其中，所述溶剂呈中性，密度大于余废料中高分子材料的密度，小于余废料中金属或陶瓷的密度，且溶剂的沸点大于加热峰值温度。

在本发明的方法中，当余废料为已烧结的初坯废件，或者高分子材料均匀地包覆在金属或陶瓷粉末表面时，所述步骤一之前还包括：将余废料进行捣碎并筛分。

在本发明的方法中，所述溶剂与余废料的体积比大于或等于2:1，且所述溶剂与余废料中任一组分均不发生化学反应。

在本发明的方法中，所述高分子材料为热塑性高分子材料，包括聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚酰胺、聚甲醛的一种或一种以上。

在本发明的方法中，当高分子材料为单一物质时，预设熔点是指该单一物质的熔点；当高分子材料为两种或两种以上物质时，预设熔点是指两种或两种以上物质中熔点的最高值。

在本发明的方法中，所述步骤二中搅拌速率为4-10r/s，冷却速率为1-4℃/min，以及容器加热过程的升温速率为3-6℃/min，。

在本发明的方法中，所述步骤三后还包括：

采用有机溶剂对回收的金属或陶瓷粉末颗粒进行清洗、真空干燥、筛分。

在本发明的方法中，所述有机溶剂为甲醇、无水乙醇、异丙醇或苯。

在本发明的方法中，所溶剂为乙二醇、丙二醇、丁二醇、丙三醇、甲苯、二甲苯、N-N二甲基甲酰胺或二苯醚。

在本发明的方法中，所述惰性气体为氮气、氩气或氦气，且充入容器内的惰性气体压力为0.08-0.3MPa。