[发明专利]一种用于难熔金属件的3D打印的方法

说明书

技术领域

本发明涉及3D打印领域，具体来说涉及一种用于难熔金属件的3D打印的方法。

背景技术

增材制造（即3D打印）技术依照材料累加的快速成型原理，以计算机软件所设计出的立体加工模型文件为基础，运用液化、粉末化、丝化的可粘性固体材料（如金属、高分子材料等），逐层制造出产品，该技术具有不受零件复杂程度限制，完全数字化控制等特点，彻底颠覆了传统制造业锻造、切削加工的模式，变革了大规模生产线的工业生产方式，带来个性化、低消耗、小批量、高难度等制造新理念和新方式，具有诱发新一次工业革命的巨大意义，而动车的轮对作为动车关键部件，有着极高的工艺要求，目前动车的轮对主要还是采用锻造的方式进行制造，轮对使用中一旦产生破损既淘汰，如果将3D打印设备应用在轮对的制造和修复当中，3D打印的高精度、一体化的特点刚好能够满足动车对轮对的高要求，如公开号为CN105710371A，公开时间为2016年6月29日，名称为“一种火车轮等离子3D打印再制造设备及方法”的中国发明专利，该设备由监控系统、等离子束流加工系统、对待修复火车轮进行机加工的机加工装置、带动机加工装置移动的三轴移动机构和供待修复火车轮放置的水平打印台组成，等离子束流加工系统由等离子体发生器、打印位置调整装置、供气装置和送粉器组成；监控系统包括水平移动控制器、温度检测单元、距离检测单元、打印距离调节控制器和旋转控制器，温度检测单元与打印距离调节控制器组成温度调控装置；本发明设计合理、操作简便且效率高、使用效果好，无需密闭成型室，修复过程直接在大气环境下进行，修复后火车轮质量好，修复效率高，但是这种技术方案采用的是类似于三维机械手的三轴移动装置做为打印头和修复头的移动载体，设计复杂并且打印中供料需要通过管道连接，不利于大量耗材打印的场景，同时，其加工过程是针对轮对整体进行的，加工难度大，设备体积也大，并且轮对的轮饼与钢轨接触的轮面有极高的要求，同时也有磨耗要求，因此在一般的修复中不需要修补轮面。

发明内容：

为了解决现有技术中的不足，本发明提供了一种用于难熔金属件的3D打印的方法。

一种用于难熔金属件的3D打印的方法，其特征在于打印步骤包括如下：

a.启动打印机，在与打印机连接的计算机上进行金属件的3D建模；

b.根据步骤a中3D建模得到的数据调整难熔金属粉末的量，将难熔金属粉末喷入进料区；

c.熔融并喷射：调节进料区上的电磁阀门使金属料在熔料腔内匀速熔化，熔融的液态金属在密封室和熔料腔之间的高负压作用下通过层流等离子喷管进一步地融化然后喷入扩张部；在扩张部，液态金属流急速增加并喷射到水冷基板上；

d.打印喷头在高温平面基台上由计算机控制移动喷射，最终得到难熔金属件。

所述步骤c中难熔金属粉末经过电磁阀门在粉末状态被喷入熔料腔进行融化。

所述熔料腔的工作温度为范围为1500-61700℃。

所述步骤c中涉及到的金属料为难熔金属。

所述步骤c中涉及到的层流等离子喷灌为多束层流等离子发生器。

所述步骤c中涉及到的喷射方式为堆焊的方式。

所述步骤c中涉及到的喷射方式为雾化喷涂的方式。

工作时层流等离子束流注入材料表面的最大等效温度为61700℃，可融化金属颗粒直径不小于4mm，具有极强的适用性，使用层流等离子作为打印热源，克服了传统湍流等离子体束精度差、空气卷入多、温度梯度差的缺点，长弧、高温、高效、数字可控，适于高精密、智能成形制造。

等离子束本身所具有的电离特性，使得能量可以深入到金属内部，同时不产生表面反射，热效率很高，远远优于激光；再次，不产生强辐射，环境性能远优于电子束，而成本上，层流电弧等离子体束热源由于附属设备少、结构简单、低能耗，则更为低廉。

本发明的有益效果如下：

一、本发明提供的一种用于难熔金属件的3D打印的方法，层流等离子热枪通过弧压调节器调节层流等离子的输出以适应不同的打印要求，层流等离子热枪的枪体上设置的水冷装置可以在焊接中及时为枪体降温，避免应高温导致的层流电弧等离子加工件设备故障。