一种纯铜3D打印增材制造方法技术

本发明专利技术提供一种纯铜3D打印增材制造方法，属于3D打印增材制造技术领域，该纯铜3D打印增材制造方法具体包括以下步骤：纯铜增材零件的三维建模；曲面分层建立支撑；纯铜增材原料的选取；纯铜增材的打印；纯铜增材零件的热处理；纯铜增材零件的抛光；纯铜增材的质检。本发明专利技术不需要模具特别是在制造复杂物品而不增加成本，可大幅度降低零件制造成本，缩短零件的生产周期；同时可消除薄壁零件的内应力，防止零件变形；3D打印还具有尺寸精度高、表面质量好，成形件性能优异等特点；克服传统铸造法加工时造成的晶粒粗大，激光3D打印属于急热快冷的加工过程，细化零件的晶粒；所以，通过激光3D打印的零件的精度高、成形性好和综合力学性能高。

A Manufacturing Method of Pure Copper 3D Printing Addition

The invention provides a manufacturing method of pure copper 3D printing additives, which belongs to the field of 3D printing additives manufacturing technology. The manufacturing method of pure copper 3D printing additives includes the following steps: three-dimensional modeling of pure copper additives parts; layered surface establishment support; selection of pure copper additives raw materials; printing of pure copper additives; heat treatment of pure copper additives parts; polishing of pure copper additives parts; and polishing of pure copper additives. Quality inspection of materials. The invention does not need dies, especially in the manufacture of complex articles without increasing costs, can greatly reduce the manufacturing cost of parts and shorten the production cycle of parts; at the same time, it can eliminate the internal stress of thin-walled parts and prevent the deformation of parts; 3D printing also has the characteristics of high dimensional accuracy, good surface quality and excellent performance of forming parts; and overcomes the coarse grain caused by traditional casting process. Laser 3D printing belongs to the process of rapid heating and cooling, which refines the grain of parts. Therefore, the parts printed by laser 3D printing have high precision, good formability and high comprehensive mechanical properties.

【技术实现步骤摘要】
一种纯铜3D打印增材制造方法
本专利技术属于3D打印增材制造
，尤其涉及一种纯铜3D打印增材制造方法。
技术介绍
“3D打印”技术，也称为增材制造技术，属于快速成型技术的一种。它是一种以数字模型文件为基础，通过软件分层离散和数控成型系统，利用激光束、热熔喷嘴等方式将粉末状金属或塑料等可粘合材料进行逐层堆积黏结叠加成型，最终制造出实体产品的技术。3D打印的核心原理是“分层制造，逐层叠加”，与传统“减材制造”的制造技术相比，3D打印技术将机械、材料、计算机、通信、控制技术和生物医学等技术融合贯通，具有实现一体制造复杂形状工件、大大缩短产品生产周期、节省大量材料、提高生产效率等明显优势。具体来说：首先，3D打印技术的应用领域将不断扩大；其次，3D打印技术在各个应用领域的应用层面不断深入；再者，3D打印技术自身的物化形式将更加丰富。由此，该技术必然在不久的将来快速渗透到国防、航空航天、电力、汽车、生物医学模具、铸造、电力、农业、家电、工艺美术、动漫等诸多领域，深刻影响着上述领域的设计理念，并配合其他技术完善、甚至更新某些司空见惯的制造方案，使制造更为智能、简捷、绿色，产品性能更加贴近理想状态。现在3D打印技术已成为全球最关注的新兴技术之一。这种新型的生产方式与其他数字化生产模式一起将推动第三次工业革命的实现。无氧铜具有高导电、高导热、弹性好、耐腐蚀、无磁性、氢渗透率小，以及易于机械加工和成本低等特点，被广泛应用于电力、电子、能源及石化、机械及冶金、交通、轻工、新兴产业等领域。3D打印技术是利用计算机将成形零件的3D模型切成一系列一定厚度的“薄片”，3D打印设备自下而上地制造出每一层“薄片”最后叠加成形出三维的实体零件。可实现传统加工无法或难以加工的零件。无氧铜的熔点较低、凝固收缩率大，在3D打印过程中，参数难以控制，容易形成较大的内应力。3D打无氧铜零件的难点和关键点：激光功率和打印参数以及去应力工艺的确定。3D打印是一种快速成型技术，能够高效地将数字化三维模型制造成实体，有效提高设计、制造物体的效率。而激光3D打印金属材料的出现，颠覆了原来金属材料减材制造方法。无氧铜3D打印增材制造技术，是通过高能激光束逐层熔化纯铜粉末，进而实现任意复杂程度的纯铜零件的制造。具有快速成型，细化晶粒，结构强度高等诸多优点。中国专利公开号为CN106346010A，专利技术创造的名称为一种增材制造材料的制备方法，其包括将铜粒、镍粒和锡粒分别进行清洗，除去表面杂质；将清洗后的铜粒、镍粒和锡粒分别粉碎成粉粒；再将上述粉粒在混料机中混合均匀后进行研磨，得到合金粉；将上述合金粉置于挤压模具中，再通过挤压机挤压成型，得到合金材料；再对上述合金材料进行烧结和热处理；然后将热处理后的材料与液体混合成金属粉浆料；再将浆料通过喷雾造粒机制成球状3D打印用金属粉末。但是，现有的纯铜增材制造方法存在着零件成品的晶粒粗大，零件力学及物理性能较差和零件的精度以及提加工效率较低的问题。因此，专利技术一种纯铜3D打印增材制造方法显得非常必要。
技术实现思路
为了解决上述技术问题，本专利技术提供一种纯铜3D打印增材制造方法，以解决现有的纯铜增材制造方法存在着零件成品的晶粒粗大，零件力学及物理性能较差和零件的精度以及提加工效率较低的问题。一种纯铜3D打印增材制造方法具体包括以下步骤：步骤一：纯铜增材零件的三维建模；步骤二：曲面分层建立支撑；步骤三：纯铜增材原料的选取；步骤四：纯铜增材的打印；步骤五：纯铜增材零件的热处理；步骤六：纯铜增材零件的抛光；步骤七：纯铜增材的质检。优选的，在步骤一中，所述的三维建模用UG三维软件创建增材的三维模型，然后将创建好的三维模型文件，以STL格式导出，以便后续分层处理和建立支撑。优选的，在步骤二中，将步骤一中的UG三维软件中导出的STL文件放入切片软件MaterialiseMagics中进行分层切片处理。优选的，在步骤二中，所述的切片厚度为0.03mm-0.05mm。分层时，要根据零件的尺寸和形状选择适当的层厚，特别是零件的一些尖角和过渡部分要重点考虑。对于薄壁零件来说，为了防止零件变形还需要对相应部分加支撑，通过对前期打印结果的分析研究发现，网状支撑比树枝状支撑对防止零件变形的效果好。优选的，在步骤二中，所述的将分层处理和建立支撑以后的模型以STL格式导出，以便打印过程中可以将前处理相关信息转换成3D打印机可识别的G语言。优选的，在步骤二中，所述的激光的不同扫描方式对零件的打印质量也有较大的影响；所述的扫描方式采用棋盘扫描方式。优选的，在步骤三中，所述的纯铜增材原料的选取要选用符合国家标准(GB/T-467-1997标准)的纯铜原料进行备用。优选的，在步骤四中，所述的无氧铜薄壁零件激光3D打印参数如下：无氧铜薄壁零件激光3D打印参数如下：无氧铜薄壁零件激光3D打印参数：填充扫描功率：200W；填充扫描速度：300mm/s；填充扫描线间隙：0.05mm；轮廓扫描功率：200W；轮廓扫描速度：300mm/s；棋盘格向量数/大小：8×8；棋盘格扫描功率：200W(填充功率)、180W(轮廓扫描功率)；棋盘格扫描速度：300mm/s(填充扫描速度)、180mm/s(轮廓扫描速度)；棋盘格填充扫描线间隙：0.06mm；层间旋转角度：67°。优选的，在步骤四中，通过该组参数设置，可从很大程度上减少该零件缺陷及减轻内应力。优选的，在步骤五中，先将无氧铜薄壁零件置于真空热处理炉中，真空度大于10-1Pa，炉温缓慢升至360℃～420℃，保温1h～1.5h，随炉冷却。优选的，在步骤五中，可消除薄壁零件的内应力，防止零件变形开裂。优选的，在步骤五中，保温结束后进行降温；所述的降温至50℃至80℃；达到温度后进行取出空冷降至常温即可。优选的，在步骤六中，将步骤五中空冷完成的纯铜零件用抛光机进行表面处理即可完成纯铜零件增材的制造。优选的，在步骤七中，将步骤六中的加工完成的纯铜增材进行质检；并涂抹润滑油隔氧存放备用。与现有技术相比，本专利技术具有如下有益效果：由于本专利技术的一种纯铜3D打印增材制造方法不需要模具特别是在制造复杂物品而不增加成本，可大幅度降低零件制造成本，缩短零件的生产周期；同时可消除薄壁零件的内应力，防止零件变形；3D打印还具有尺寸精度高、表面质量好，成形件性能优异等特点；采用激光3D打印制造无氧铜零件代替传统的铸造法和粉末冶金方法，可以克服传统铸造法加工时造成的晶粒粗大，性能差的缺点，节约加工成本，提高生产效率；克服传统粉末冶金加工方法工序繁的缺点，减少杂质的混入，另外，激光3D打印属于急热快冷的加工过程，可细化零件的晶粒；所以，通过激光3D打印的零件的精度高、成形性好和综合力学性能高。附图说明图1是纯铜3D打印增材制造方法流程图。具体实施方式以下结合附图对本专利技术做进一步描述：如附图1所示一种纯铜3D打印增材制造方法具体包括以下步骤：S101：纯铜增材零件的三维建模；S102：曲面分层建立支撑；S103：纯铜增材原料的选取；S104：纯铜增材的打印；S105：纯铜增材零件的热处理；S106：纯铜增材零件的抛光；S107:纯铜增材的质检。上述实施例中，具体的，在S101中，所述的三维建模用UG三维软件创建增材的三维模型，然后将创建好的三维模型本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种纯铜3D打印增材制造方法，其特征在于，该纯铜3D打印增材制造方法具体包括以下步骤：步骤一：纯铜增材零件的三维建模；步骤二：曲面分层建立支撑；步骤三：纯铜增材原料的选取；步骤四：纯铜增材的打印；步骤五：纯铜增材零件的热处理；步骤六：纯铜增材零件的抛光；步骤七：纯铜增材的质检。

【技术特征摘要】
1.一种纯铜3D打印增材制造方法，其特征在于，该纯铜3D打印增材制造方法具体包括以下步骤：步骤一：纯铜增材零件的三维建模；步骤二：曲面分层建立支撑；步骤三：纯铜增材原料的选取；步骤四：纯铜增材的打印；步骤五：纯铜增材零件的热处理；步骤六：纯铜增材零件的抛光；步骤七：纯铜增材的质检。2.如权利要求1所述的纯铜3D打印增材制造方法，其特征在于，在步骤一中，所述的三维建模用UG三维软件创建增材的三维模型，然后将创建好的三维模型文件，以STL格式导出，以便后续分层处理和建立支撑。3.如权利要求1所述的纯铜3D打印增材制造方法，其特征在于，在步骤二中，将步骤一中的UG三维软件中导出的STL文件放入切片软件MaterialiseMagics中进行分层切片处理。4.如权利要求3所述的纯铜3D打印增材制造方法，其特征在于，在步骤二中，所述的切片厚度为0.03mm-0.05mm。分层时，要根据零件的尺寸和形状选择适当的层厚，特别是零件的一些尖角和过渡部分要重点考虑。对于薄壁零件来说，为了防止零件变形还需要对相应部分加支撑，通过对前期打印结果的分析研究发现，网状支撑比树枝状支撑对防止零件变形的效果好。5.如权利要求4所述的纯铜3D打印增材制造方法，其特征在于，在步骤二中，所述的将分层处理和建立支撑以后的模型以STL格式导出，以便打印过程中可以将前处理相关信息转换成3D打印机可识别的G语言。...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘艳，徐峰，孟凡莹，刘文义，邹祥宇，石路晶，余本军，
申请(专利权)人：陕西理工大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61