一种3D打印纤维局部增强的扁挤压筒制造技术

本实用新型专利技术公开了一种3D打印纤维局部增强的扁挤压筒，包括相互套接的外筒和内套，内套上设置有呈扁椭圆形的挤压扁孔，沿挤压扁孔的周向设置有去材槽，去材槽内填充有内衬物。本实用新型专利技术首先在挤压扁孔周边开去材槽，通过3D打印技术，使用原有的H13钢粉末和纤维作为原材料在去材槽位置进行打印，大大改善现有扁挤压筒的应力集中区域的力学性能，将危险部位的抗拉强度提高50％以上，使用寿命提高1000％以上，从而在恶劣条件下能够使扁挤压筒实现更多次数挤压，大大降低使用成本。

Flat extrusion cylinder for local enhancement of 3D printing fiber

The utility model discloses a 3D printing extrusion cylinder local fiber reinforced flat, including interconnected outer cylinder and the inner sleeve, the inner sleeve is provided with a flat hole extrusion flat oval, flat hole along the extrusion circumferential material is arranged to groove to groove is filled with lining material. The utility model is first in the extrusion hole on material groove, through 3D printing technology, the use of the original H13 powder and steel fiber as a raw material for printing in the position to material groove, greatly improve the mechanical properties of the extruded tube of stress concentration region of existing flat, tensile strength will be increased by more than 50% dangerous parts, use life is increased by more than 1000%, which can make the flat extrusion cylinder to achieve more times of extrusion in harsh conditions, greatly reduce the use cost.

【技术实现步骤摘要】
一种3D打印纤维局部增强的扁挤压筒
本技术属于挤压设备
，具体涉及一种3D打印纤维局部增强的扁挤压筒。
技术介绍
扁挤压筒是挤压大型扁宽薄壁型材的一种非常有效的工具。由于扁挤压筒和壁板型材具有较大的几何相似性使得金属流动更均匀、所用挤压力较低、而产品组织性能均匀、成品率更高，因而扁挤压筒在挤压薄壁板材上有着圆筒不可替代的优势。但由于扁挤压筒的挤压环境恶劣，因形状不对称会产生应力分布集中，通过有限元分析得出最大应力往往高达1100MPa左右，接近扁挤压筒材料H13钢的屈服强度1300MPa，容易造成开裂失效。目前研究的扁挤压筒内套内腔结构多由直线和过渡圆弧曲线连接而成，因此在使用过程中由于几何不对称性造成内套内孔圆弧处成为扁挤压筒使用过程中最容易开裂处，实际生产中大型扁挤压筒的内套失效基本都发生在这个位置。
技术实现思路
本技术的目的是提供一种3D打印纤维局部增强的扁挤压筒，解决了现有扁挤压筒在挤压过程中，应力分布集中、容易造成开裂失效的问题。本技术一种3D打印纤维局部增强的扁挤压筒所采用的技术方案是，包括相互套接的外筒和内套，内套上设置有呈扁椭圆形的挤压扁孔，沿挤压扁孔的周向设置有去材槽，去材槽为扁挤压筒的危险部位，去材槽内填充有内衬物。本技术的特征还在于，去材槽为呈马蹄状的去材槽a，且其分布在挤压扁孔的长向两端。去材槽为呈扁椭圆形的去材槽b，且其沿挤压扁孔的周向分布。去材槽的去材厚度为5mm-100mm。内衬物为碳化硅纤维、尼龙等抗拉性能优良的有机或无机材料，且内衬物按照挤压扁孔的周向依次有序性排布，增加了扁挤压筒在危险部位的力学性能。内衬物的表面有涂层处理，具体为：在其表面涂覆SiO2、或化学镀Ni和Cu金属、或者镀非金属涂层，然后再加入浓度为5％-15％的粘合剂。本技术的有益效果是：本技术一种3D打印纤维局部增强的扁挤压筒首先在挤压扁孔周边开去材槽，通过3D打印技术，使用原有的H13钢粉末和纤维作为原材料在去材槽位置进行打印，大大改善现有扁挤压筒的应力集中区域的力学性能，将危险部位的抗拉强度提高50％以上，使用寿命提高1000％以上，从而在恶劣条件下能够使扁挤压筒实现更多次数挤压，大大降低使用成本。附图说明图1是本技术一种3D打印纤维局部增强的扁挤压筒的结构示意图；图2是本技术一种3D打印纤维局部增强的扁挤压筒的另一种结构示意图；图3是图1对应的去材槽a中的内衬物的排布结构示意图；图4是图2对应的去材槽b中的内衬物的排布结构示意图；图5是现有扁挤压筒的装配应力分布图；图6是现有扁挤压筒的危险部位示意图。图中，1.外筒，2.内套，3.挤压扁孔，4.去材槽a，5.去材槽b，6.内衬物。具体实施方式下面结合附图和具体实施方式对本技术进行详细说明。本技术一种3D打印纤维局部增强的扁挤压筒，如图1所示，包括相互套接的外筒1和内套2，内套2上设置有呈扁椭圆形的挤压扁孔3，挤压扁孔3，沿挤压扁孔3的周向设置有去材槽，去材槽内填充有内衬物6。去材槽为呈马蹄状的去材槽a4，且其分布在挤压扁孔3的长向两端。如图2所示，去材槽为呈扁椭圆形的去材槽b5，且其沿挤压扁孔3的周向分布。去材槽的去材厚度为5mm-100mm，保证扁挤压筒的整体力学性能。内衬物6为碳化硅纤维、尼龙等抗拉性能优良的有机或无机材料，如图3和图4所示，且内衬物6按照挤压扁孔3的周向依次排布。内衬物6的表面有涂层处理，具体为：在其表面涂覆SiO2、或化学镀Ni和Cu金属、或者镀非金属涂层，然后再加入浓度为5％-15％的粘合剂；涂层的目的是为纤维与金属之间界面结合更紧密，充分发挥各项优势。本技术的制备过程：选取原材料纤维和H13钢粉，根据扁挤压筒待增强部位去材槽a4或去材槽b5的实际尺寸，完成其三维CAD模型，利用3D打印前处理软件将待打印模型分层处理，待增强的扁挤压筒包括相互套接的外筒1和内套2，内套2上设置有呈扁椭圆形的挤压扁孔3；将得到的分层处理信息输入到SLM快速成型机中，得到激光烧结及纤维导头路径；预热SLM快速成型机，将SLM快速成型机工作区域抽真空后通入氩气密封，然后在SLM快速成型机工作区域内铺设一层H13钢粉铺粉，随后快速放入扁挤压筒，激光烧结该处H13钢粉，完成该层的成型；纤维导头在成型区域上层均匀、方向性的摆放纤维，之后SLM快速成型机工作台下降，铺设一层H13钢粉，激光烧结；重复铺粉-摆放纤维直至扁挤压筒整个待增强部位材槽a4或去材槽b5打印完成，取出扁挤压筒，进行热处理去应力退火后，得到局部增强的扁挤压筒。现有的扁挤压筒的装配应力分布如图5所示，其主要的开裂失效危险部位如图6所示，本技术首先在挤压扁孔3周边开去材槽，通过3D打印技术，使用原有的H13钢粉末和纤维作为原材料在去材槽位置进行打印，大大改善现有扁挤压筒的应力集中区域的力学性能，将危险部位的抗拉强度提高50％以上，使用寿命提高1000％以上，从而在恶劣条件下能够使扁挤压筒实现更多次数挤压，大大降低使用成本。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种3D打印纤维局部增强的扁挤压筒，其特征在于，包括相互套接的外筒(1)和内套(2)，内套(2)上设置有呈扁椭圆形的挤压扁孔(3)，沿挤压扁孔(3)的周向设置有去材槽，去材槽内填充有内衬物(6)。

【技术特征摘要】
1.一种3D打印纤维局部增强的扁挤压筒，其特征在于，包括相互套接的外筒(1)和内套(2)，内套(2)上设置有呈扁椭圆形的挤压扁孔(3)，沿挤压扁孔(3)的周向设置有去材槽，去材槽内填充有内衬物(6)。2.根据权利要求1所述的一种3D打印纤维局部增强的扁挤压筒，其特征在于，所述的去材槽为呈马蹄状的去材槽a(4)，且其分布在挤压扁孔(3)的长向两端。3.根据权利要求1所述的一种3D打印纤维局...

【专利技术属性】
技术研发人员：成小乐，尹君，符寒光，胥光申，屈银虎，岳鹏，王军，杨建，
申请(专利权)人：西安工程大学，
类型：新型
国别省市：陕西,61