[發(fā)明專利]冷噴涂沉積3D打印去除支撐金屬的方法與設(shè)備

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110021214.7
• 申請(qǐng)日: 2021-01-08
• 公開（公告）號(hào): CN112719288A
• 公開（公告）日: 2021-04-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 許中明;楊亙;王鴻博;黃學(xué)能
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 順德職業(yè)技術(shù)學(xué)院
• 主分類號(hào): B22F10/10
• 分類號(hào): B22F10/10;B22F10/40;B22F10/50;B22F12/00;B33Y10/00;B33Y40/20;C23C24/04
• 代理公司: 佛山市科順專利事務(wù)所 44250
• 代理人: 梁紅纓

本發(fā)明涉及一種冷噴涂沉積3D打印去除支撐金屬的方法與設(shè)備，方法包括如下步驟：步驟一安裝工件和平衡塊；步驟二加熱熔化支撐金屬；步驟三用離心力去除支撐金屬；設(shè)備包括：加熱爐、旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、轉(zhuǎn)盤機(jī)構(gòu)及控制系統(tǒng)；所述加熱爐包括爐架、爐門、加熱元件及保溫材料；所述旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)包括減速電機(jī)、傳動(dòng)軸、安裝套筒及端蓋；所述轉(zhuǎn)盤機(jī)構(gòu)包括轉(zhuǎn)盤、工件、平衡塊、接料盤及四塊擋板；所述控制系統(tǒng)包括控制器、溫度傳感器及振動(dòng)傳感器。其具有依靠工件旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心力去除支撐金屬，去除效率高，而且避免現(xiàn)有方法因液態(tài)的支撐金屬與固態(tài)的模型金屬出現(xiàn)浸潤(rùn)而很難完全清除、出現(xiàn)流掛等問題，對(duì)于一些形狀復(fù)雜的工件，效果更為明顯等優(yōu)點(diǎn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種冷噴涂沉積3D打印去除支撐金屬的方法與設(shè)備。

背景技術(shù)

金屬冷噴涂沉積成型方法起源自冷噴涂技術(shù) ( Cold Gas DynamicSpray，CGDS)，它是將高壓氣體( 氮?dú)狻⒑狻⒖諝饣蚧旌蠚怏w等) 直接或經(jīng)過氣體加熱器進(jìn)入縮放的拉瓦爾噴嘴，形成超音速氣流，從而帶動(dòng)粉末粒子( 5～50μm)在低溫(一般低于600℃) 下進(jìn)入拉瓦爾噴嘴，經(jīng)拉瓦爾噴嘴加速后以極高的速度(300～1200m/s) 碰撞基板，使顆粒發(fā)生強(qiáng)烈的塑性變形，其動(dòng)能轉(zhuǎn)變成為熱能, 從而沉積在基體表面。冷噴涂沉積成型具有顆粒溫度低、成型過程顆粒始終保持固態(tài)、沉積層致密、孔隙率低、沉積速度快等多個(gè)優(yōu)點(diǎn)。

由于金屬冷噴涂沉積成型過程中基材與噴射的金屬顆粒均保持固態(tài)，因此基于冷噴涂沉積成型的金屬3D打印技術(shù)具有一個(gè)很重要的優(yōu)點(diǎn)，就是較容易實(shí)現(xiàn)兩種以上的不同金屬材料的沉積成型，這是其他金屬3D打印方法較難做到的，利用這一特點(diǎn)，用熔點(diǎn)較高的金屬做模型材料，用熔點(diǎn)較低的金屬做支撐材料，成型后通過加熱去除支撐材料，從而實(shí)現(xiàn)復(fù)雜工件的打印成型，解決目前金屬3D打印技術(shù)中支撐材料去除困難的問題。

現(xiàn)有技術(shù)中，支撐金屬的去除是在加熱爐中通過加熱使其熔化，在重力的作用下滴落去除。這種方法簡(jiǎn)單方便，不需要專用設(shè)備，但由于處于固態(tài)的模型金屬與處于液態(tài)的支撐金屬經(jīng)常處于浸潤(rùn)狀態(tài)，從而液態(tài)的支撐金屬材料會(huì)延展附著在固體工件表面，導(dǎo)致僅靠重力作用支撐金屬材料無法去除干凈，出現(xiàn)留掛現(xiàn)象，去除速度也較慢，需要有更好的方法和專用的設(shè)備將支撐材料去除干凈。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足而提供一種冷噴涂沉積3D打印去除支撐金屬的方法與設(shè)備，依靠工件旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心力去除支撐金屬，不但去除效率高，而且避免現(xiàn)有方法因液態(tài)的支撐金屬與固態(tài)的模型金屬出現(xiàn)浸潤(rùn)而很難完全清除、出現(xiàn)流掛等問題，對(duì)于一些形狀復(fù)雜的工件，效果更為明顯。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明的第一種技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的，其是一種利用離心力高效去除冷噴涂沉積3D打印支撐金屬的方法，包括：

步驟一 安裝工件和平衡塊

①將三塊擋板卡裝接料盤上，三塊擋板分別位于接料盤的左側(cè)、右側(cè)

及后側(cè)；

②將打印好的工件安裝在轉(zhuǎn)盤上，并用螺栓、螺母、墊圈進(jìn)行固定；

③調(diào)整平衡塊在轉(zhuǎn)盤上的位置，直到轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)控制器檢測(cè)到爐架的

振動(dòng)位移值不超過0.5mm后，將平衡塊進(jìn)行固定；

④將第四塊擋板卡裝在接料盤上，第四塊擋板位于接料盤的前側(cè)。

步驟二 加熱熔化支撐金屬

①通過控制器開啟加熱，使?fàn)t溫升至Tr= Tm+（50-80）℃，Tm為支撐金屬的熔點(diǎn)；

②保持溫度在Tr±10℃ 30-60分鐘，使支撐金屬熔化，并逐漸滴落接料盤內(nèi)；

步驟三 用離心力去除支撐金屬

①啟動(dòng)減速電機(jī)，帶動(dòng)轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動(dòng)，并使轉(zhuǎn)盤逐漸加速至200-600r/min；

②在旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心力作用下，工件表面附著的液態(tài)支撐金屬被迅速甩出去，轉(zhuǎn)盤旋轉(zhuǎn)3-5分鐘后停止轉(zhuǎn)動(dòng)；

步驟四 工件后處理

①松開工件及平衡塊，卸下工件；