一种梯度材料金属模具3D打印一体化制备方法与流程

文档序号:13144712阅读:来源:国知局
技术特征:
1.一种梯度材料金属模具3D打印一体化制备方法,其特征在于,该制备方法包括如下步骤:1)CAD3D建模阶段:工作台上的工控机内置有CAD三维建模软件并建立三维模型图,对所建立的模具三维模型图进行分层切片处理得到每层切片材料组分信息和切片的周围轮廓轨迹,其中分层切片的厚度为10-100μm;根据每层切片材料组分信息和切片的周围轮廓轨迹信息,生成激光打印系统和送粉器的扫描路径;2)计算配比阶段:工控机根据梯度材料的成分设计要求计算梯度金属模具不同位置处的组分配比,并将组分配比量输入至工控机中,工控机分别精确控制金属粉末成分控制器和微量送粉器的送粉比;3)送粉准备阶段:将粒径为0.1-8μm金属粉末放置于球磨机上进行充分混合均匀,并置于烘干箱中进行烘干处理,其中烘干箱的温度控制在100-300℃范围内;金属粉末经过烘干处理后分别送入送粉器的料筒和激光打印系统的激光熔覆头中,该送粉器的料筒中还设置有金属粉末成分控制器,激光熔覆头上还设置有微量送粉器,该金属粉末成分控制器和微量送粉器分别与工作台上的工控机数据信号连接;4)设置激光打印系统的阶段:该激光打印系统包括激光发生器和激光熔覆头;控制激光发生器的参数,其中,激光发生器的功率为100-800W、打印速率为0.05-0.1m/min,光斑直径为3-8mm,搭接率为10%-20%;打印过程中,惰性保护气体的气压为0.1-0.5MPa;5)3D打印阶段:工控机分别控制料斗的金属粉末成分控制器和激光熔覆头的微量送粉器按照各分层切片的扫描路径分别进行控制送粉,送粉过程中,激光打印系统的激光熔覆头逐层对金属粉末进行激光熔覆处理形成三维金属模具成形件;6)模具后处理阶段:3D打印后,获得具有材料梯度金属模具的坯件,同时对该坯件进行热处理,其中热处理的温度应当由材料的总成分确定;经过热处理后的坯件还应做表面光洁处理和精加工处理形成最终件。2.根据权利要求1所述的一种梯度材料金属模具3D打印一体化制备方法,其特征在于:所述CAD3D建模要求工控机内置有CAD三维建模软件并建立三维模型图,对所建立的模具三维模型图进行分层切片处理,得到的每层切片不仅有材料切片的周围轮廓轨迹信息,而且有各微区的组分信息;根据此各微区的组分信息,反馈至工控机,以便它能分别精确控制金属粉末成分控制器和微量送粉器的送粉比。3.根据权利要求1所述的一种梯度材料金属模具3D打印一体化制备方法,其特征在于:所述金属粉末成分控制器采用同轴送粉或者非同轴侧向送粉方式;金属粉末成分控制器包括\t分别设置在送粉器中与料斗数量相配的缸筒,所述缸筒中设置有不同成分的金属粉末,工控机根据所需金属粉末成分控制对应缸筒中的粉末量。4.根据权利要求1所述的一种梯度材料金属模具3D打印一体化制备方法,其特征在于:所述的金属粉末包括铁、铜、镍、钴、钛、铝、锰中任一项或者其组合;所述惰性保护气体为氮气、氩气或者其它稀有气体。5.根据权利要求1所述的一种梯度材料金属模具3D打印一体化制备方法,其特征在于:所述工作台上还设置有金属粉末回收装置和工作台高度调节装置,其中金属粉末回收装置包括设置在送粉器料斗下的回收盒;所述工作台高度调节装置包括螺纹调节式伸缩套筒。
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