一种金属损伤件的电化学增材修复与再制造方法技术

本发明专利技术提供了一种金属损伤件的电化学增材修复与再制造方法，所述方法包括如下步骤：步骤S1：对损坏的零件进行三维扫描，结合零件的原始三维实体模型，获得零件缺损部分的三维实体模型；步骤S2：按照一定的厚度进行切片分层处理，将零件缺损部分的三维实体模型分割成多个依次叠加且具有一定厚度的二维图形；步骤S3：根据所述多个二维图形，制作出具有相应形状和厚度的掩膜板；步骤S4：采用电化学沉积法在损坏的零件上逐层沉积出与所述掩膜板相对应的金属图形层，直到在损坏的零件上形成零件缺损部分的三维金属实体。本发明专利技术的金属零件的电化学修复方法可实现损坏金属零件的精密、快速修复。

【技术实现步骤摘要】
一种金属损伤件的电化学增材修复与再制造方法
本专利技术属于增材制造领域，具体涉及一种金属损伤件的电化学增材修复与再制造方法。
技术介绍
现有的激光、等离子和电弧等增材修复与再制造方法，因为有热量的输入和设备的使用要求，难以满足原位伴随保障修复的需求。电沉积修复与再制造技术因其结构简单、便携方便及无热输入不会引起零件零件基体变形，在金属损伤零部件修复与再制造方面得到广泛应用。传统电沉积修复和再制造金属零件，对于大尺寸零件成形，电沉积只能简单复制沉积面信息，而且由于面积尺寸大，受电流密度影响，沉积修复效率低；对于复杂结构零部件，受浸镀时阴极要沉入镀液中，无法遮蔽，难以实现内部复杂零部件的直接电沉积修复与成形。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种金属损伤件的电化学增材修复与再制造方法，通过将三维结构切片成若二维图形，通过若干次二维掩膜板的电沉积过程，若干个金属沉积层连续堆叠成所需要的损伤部位，完成修复与再制造，实现复杂金属零件的精密、快速的修复。在本专利技术实施例中，提供了一种金属损伤件的电化学增材修复与再制造方法，所述方法包括如下步骤：步骤S1：对损坏的零件进行三维扫描，结合零件的原始三维实体模型，获得零件缺损部分的三维实体模型；步骤S2：按照一定的厚度进行切片分层处理，将零件缺损部分的三维实体模型分割成多个依次叠加且具有一定厚度的二维图形；步骤S3：根据所述多个二维图形，制作出具有相应形状和厚度的掩膜板；步骤S4：采用电化学沉积法在损坏的零件上逐层沉积出与所述掩膜板相对应的金属图形层，直到在损坏的零件上形成零件缺损部分的三维金属实体。本专利技术实施例中，所述方法还包括：步骤S5：将所述掩膜板与零件的三维金属实体分离，最终得到修复后的金属零件。本专利技术实施例中，步骤S2中，进行切片分层处理时，非回转体零件的分层方向沿零件基体的法线方向，回转体零件的分层方向沿旋转的法线方向。本专利技术实施例中，步骤S2中，进行切片分层处理时，定义出每一层的零件结构尺寸信息和沉积金属材料信息。本专利技术实施例中，步骤S3中，采用光刻机切割出有机树脂掩膜板。本专利技术实施例中，步骤S4具体包括：步骤S41：对损坏的零件表面进行电净处理和活化处理，去除表面锈迹和油污以及氧化物；步骤S42：将掩膜板贴附在损坏的零件上，用喷头对损坏的零件表面喷淋电化学沉积溶液，采用电化学沉积法在损坏的零件的裸露区域沉积上金属，当金属沉积至掩膜板的厚度时，该次沉积结束；步骤S43：打磨沉积层表面，去除粗糙表面，贴附下一层掩膜板继续采用步骤S42的方法沉积下一层。本专利技术实施例中，步骤S42中，在同一层上可以采用多个喷头同时沉积，或是多个喷头中的单个喷头单独沉积。本专利技术实施例中，步骤S42中，在同一层上可以采用不同材料交互沉积或者在同一层的芯部和表面根据功能不同沉积不同的材料。本专利技术实施例中，步骤S42中，电化学沉积溶液主要包括铁基、镍基、钴基和铜基的单质金属或者合金离子液体。本专利技术实施例中，步骤S43中，依次使用100#、200#、600#、800#、1500#、2000#的砂纸打磨沉积层表面，然后用去离子水冲洗。与现有技术相比较，本专利技术的金属零件的电化学修复方法，通过将三维结构切片成若二维图形，通过若干次二维掩膜板的电沉积过程，若干个金属沉积层连续堆叠成所需要的损伤部位，完成修复与再制造，实现复杂金属零件的精密、快速的修复，修复后的金属零件具有致密的组织结构和良好的性能。附图说明图1是本专利技术实施例的金属损伤件的电化学增材修复与再制造方法的工艺流程图。图2是图1中的步骤S4的具体流程图。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。以下结合具体实施例对本专利技术的实现进行详细描述。实施例1如图1所示，本实施例提供一种金属损伤件的电化学增材修复与再制造方法，其包括步骤S1-S5。下面分别进行说明。步骤S1：对损坏的零件进行三维扫描，结合零件的原始三维实体模型，获得零件缺损部分的三维实体模型。需要说明的是，步骤S1中，对损坏的零件进行三维扫描前，需要先对其进行清洗干净。通常，零件的原始三维实体模型数据都会保存有记录，可采用计算机软件根据扫描后得到的损坏的零件的三维实体模型和零件的原始三维实体模型来得到零件缺损部分的三维实体模型。步骤S2：按照一定的厚度进行切片分层处理，将零件缺损部分的三维实体模型分割成多个依次叠加且具有一定厚度的二维图形。需要说明的是，步骤S2中，进行切片分层处理时，非回转体零件的分层方向沿零件基体的法线方向，回转体零件的分层方向沿旋转的法线方向，以便于达到分层清晰明确的效果。进行切片分层处理时，定义出每一层的零件结构尺寸信息和沉积金属材料信息，以便于后续步骤中掩膜板的制作和零件的制作。步骤S3：根据所述多个二维图形，制作出具有相应形状和厚度的掩膜板。需要说明的是，步骤S3中，可采用光刻机切割出有机树脂掩膜板。步骤S4：采用电化学沉积法在导电损坏的零件上逐层沉积出与所述掩膜板相对应的金属图形层，直到形成所述目标金属零件的三维金属实体。如图2所示，具体地，步骤S4包括：步骤S41：对损坏的零件表面进行电净处理和活化处理，去除表面锈迹和油污以及氧化物；步骤S42：将掩膜板贴附在损坏的零件上，用喷头对损坏的零件表面喷淋电化学沉积溶液，采用电化学沉积法在损坏的零件的裸露区域沉积上金属，当金属沉积至掩膜板的厚度时，该次沉积结束；步骤S43：打磨沉积层表面，去除粗糙表面，贴附下一层掩膜板继续采用步骤S42的方法沉积下一层。需要说明的是，步骤S42中，采用电化学沉积法沉积时，将损坏的零件与电源的负极相连作为阴极，石墨或者镍板为阳极，与电源的正极相连，当电源接通时，阳极在阴极表面往复运动，施加在极板之间的电场作用下，损坏的零件表面裸露区域会沉积上金属，而膜板覆盖区域则因为遮蔽而不发生沉积。进一步地，步骤S42中，可在同一层上可以采用多个喷头同时沉积，还可采用多个喷头中的单个喷头单独沉积；在同一层上可以采用不同材料交互沉积或者在同一层的芯部和表面根据功能不同沉积不同的材料；电化学沉积溶液主要包括铁基、镍基、钴基和铜基的单质金属或者合金离子液体。步骤S43中，依次使用100#、200#、600#、800#、1500#、2000#的砂纸打磨沉积层表面，然后用去离子水冲洗。重复步骤S43，直到将零件的缺损部分完全沉积在损坏的零件上。步骤S5：将所述掩膜板与零件的三维金属实体与分离，最终得到金属零件。实施例2本实施例中，提供了一种金属损伤件的电化学增材修复与再制造方法，具体过程如下：将零件的损伤部位进行整平打磨。对于剩余零件部分进行三维扫描，结合零件整体三维尺寸对比，获得零件缺损部分的三维实体模型。采用切片分层软件对模型按照一定的厚度切片分层处理，分层厚度为0.2mm/层生成切片文件即将零件的三维信息转换成一系列的二维图形信息。光刻机读入相应的切片文件，切割出反映二维轮廓信息的掩膜板。依次使用100#、200#、600#、800#、1500#、2000#的砂纸将损坏的零件表面打磨，然后用去离子水冲洗；通过电净处理对损坏的零件表面进行处理，去除表面本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种金属损伤件的电化学增材修复与再制造方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：步骤S1：对损坏的零件进行三维扫描，结合零件的原始三维实体模型，获得零件缺损部分的三维实体模型；步骤S2：按照一定的厚度进行切片分层处理，将零件缺损部分的三维实体模型分割成多个依次叠加且具有一定厚度的二维图形；步骤S3：根据所述多个二维图形，制作出具有相应形状和厚度的掩膜板；步骤S4：采用电化学沉积法在损坏的零件上逐层沉积出与所述掩膜板相对应的金属图形层，直到在损坏的零件上形成零件缺损部分的三维金属实体。

【技术特征摘要】
1.一种金属损伤件的电化学增材修复与再制造方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：步骤S1：对损坏的零件进行三维扫描，结合零件的原始三维实体模型，获得零件缺损部分的三维实体模型；步骤S2：按照一定的厚度进行切片分层处理，将零件缺损部分的三维实体模型分割成多个依次叠加且具有一定厚度的二维图形；步骤S3：根据所述多个二维图形，制作出具有相应形状和厚度的掩膜板；步骤S4：采用电化学沉积法在损坏的零件上逐层沉积出与所述掩膜板相对应的金属图形层，直到在损坏的零件上形成零件缺损部分的三维金属实体。2.根据权利要求1所述的金属损伤件的电化学增材修复与再制造方法，其特征在于，所述方法还包括：步骤S5：将所述掩膜板与零件的三维金属实体分离，最终得到修复后的金属零件。3.根据权利要求1所述的金属损伤件的电化学增材修复与再制造方法，其特征在于，步骤S2中，进行切片分层处理时，非回转体零件的分层方向沿零件基体的法线方向，回转体零件的分层方向沿旋转的法线方向。4.根据权利要求1所述的金属损伤件的电化学增材修复与再制造方法，其特征在于，步骤S2中，进行切片分层处理时，定义出每一层的零件结构尺寸信息和沉积金属材料信息。5.根据权利要求1所述的金属损伤件的电化学增材修复与再制造方法，其特征在于，步骤S3中，采用光刻机切割出有机树脂掩膜板。6.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵阳，王晓明，朱胜，韩国峰，刘霁云，王启伟，
申请(专利权)人：中国人民解放军陆军装甲兵学院，
类型：发明
国别省市：北京,11