一种复杂镂空金属及其加工方法技术

本发明专利技术涉及金属材料的加工技术领域，具体涉及一种复杂镂空金属及其加工方法，所述的方法包括将无机材料粉末和高分子材料黏结剂揉捏后制成无机材料线材；采用熔堆积成型设备并根据制造程序将所述的无机材料线材逐层堆积形成生坯成品，再脱脂、烧结得到所述的镂空金属；本发明专利技术提供的加工方法可以制造复杂镂空结构和复古线条造型的金属产品，且具有制造时间短，产品多样性丰富的优点。

【技术实现步骤摘要】
一种复杂镂空金属及其加工方法
本专利技术涉及金属材料的加工
，具体涉及一种复杂镂空金属及其加工方法。
技术介绍
传统的雷射烧结3D打印，是以雷射作为烧结热源对粉床进行选择性烧结的技术，使雷射能量集中形成光斑；但设备、材料售价偏高，且直接烧结会产生热应力导致收缩/变形，因此成型时需要搭配大量的支撑；成型后移除支撑的表面光洁度不佳且难以处理，最终造成难以构成复杂镂空形状；而其他有机会制造复杂镂空金属方案的是精密脱蜡铸造，但此做法在较为细小的构造对于流动性较低的金属则难以达成高度复杂，若要配合流动性则需要增加多数金属流道，最终导致成品难以拆除流道与处理拆除后之表面光洁度不佳且难以处理。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种复杂镂空金属的加工方法。为了实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案予以实现：一种复杂镂空金属的加工方法，所述的方法包括将无机材料粉末和高分子材料黏结剂揉捏后制成无机材料线材；采用熔堆积成型设备并根据制造程序将所述的无机材料线材逐层堆积形成生坯成品，再脱脂、烧结得到所述的镂空金属。本专利技术的技术构思在于以现有的熔堆积成型技术作为基础，配合特殊的无机材料线材和制程工序，获得镂空的金属，旨在降低镂空金属的制造难度，缩短制造时间，以及提高镂空金属产品的多样性。在具体的制程中，先要建立三维实体模型，例如可采用Autodesk123D、3Done、UG、SolidWorks、Pro/E或AutoCAD软件进行实体结构的设计工作；然后在获得模型STL格式的数据，此步骤的实质是采用无数多个细小的三角形来近似的代替并且还原原来的三维CAD模型，与有限元中的网格划分有很大相似处；进一步的，采用切片软件，例如Slic3r或Cura将上述的STL格式转化为熔堆积成型设备所用的制造程序。在完成上述软件方面的准备工序后，按配方量称取无机材料粉末和高分子材料黏结剂，混合后揉捏作成颗粒，制成无机材料线材；然后再使用熔堆积成型设备，将喷头及腔体加热到指定温度后，根据制造程序并采用上述无机材料线材进行分层制造，逐层堆积形成生坯成品；再将所述的生坯成品进行脱脂，再进行烧结，即可得到所述的镂空金属。进一步的技术方案中，所述的无机材料线材中，以该无机材料线材的重量为基准，所述无机材料粉末的含量为74.5-95wt％，所述高分子材料黏结剂的含量为5-25.5wt％。本专利技术中，所述高分子材料黏结剂的作用在于将无机材料粉末黏结在一起，作为高分子材料黏结剂的配方组成，具体可选择55-75wt％的石蜡，20-35wt％的聚丙烯、5-10wt％的硬脂酸制备而成；又如，所述的高分子材料黏结剂可选择80-90wt％的聚甲醛、10-20wt％的聚丙烯制备而成；又如，所述的高分子材料黏结剂可选择70-80wt％的聚乙二醇、20-30wt％的聚甲基丙烯酸甲酯制备而成。进一步的技术方案中，所述的无机材料粉末选自铜粉、不锈钢粉或钛粉中的一种。进一步的技术方案中，所述无机材料粉末的平均粒径为5-50μm。进一步的技术方案中，所述的熔堆积成型设备中，喷头的孔径为200-1000μm，喷头的加热温度为200-300℃，腔体的加热温度为50-150℃；所述无机材料线材的挤出速度为1-100mm/s，挤出宽度为150-750μm。进一步的技术方案中，所述脱脂的最高温度为110℃，时间为6-10小时；所述烧结的温度为900-1380℃，时间为15-24小时。本专利技术还提供了一种采用上述加工方法加工得到的镂空金属。与现有技术相比，本专利技术具有以下技术效果：本专利技术提供的加工方法可以制造复杂镂空结构和复古线条造型的金属产品，且具有制造时间短，产品多样性丰富的优点。本专利技术的其他特征和优点将在随后的具体实施方式中予以详细说明。附图说明图1为本专利技术提供的复杂镂空金属加工方法的流程图；图2为实施例1制造的产品；图3为实施例2制造的产品；图4为实施例3制造的产品。具体实施方式为了使本专利技术实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施例，进一步阐明本专利技术。如图1所示为本专利技术提供的一种复杂镂空金属的加工流程示意图，具体的步骤包括：S101：建立三维实体模型；在该步骤中，可采用Autodesk123D、3Done、UG、SolidWorks、Pro/E或AutoCAD软件进行实体结构的设计工作；S102：获取模型STL格式的数据；S103：切片处理，得到制造程序；具体的，采用切片软件，如Slic3r或Cura将上述的STL格式转化为熔堆积成型设备所用的制造程序；S104：制备无机材料线材；具体的，按配方量分别称取无机材料粉末和高分子材料黏结剂，先将无机材料粉末预热、除湿并放入混炼机中，然后加入高分子材料黏结剂的各组分，搅拌使其混合均匀，开启混炼机进行捏合，接着将混炼所得到的团块材料投入造粒机中，造粒得到无机材料粉末与高分子材料黏结剂的复合颗粒；再将复合颗粒投入制线机中抽出所述的无机材料线材。本专利技术中，MIM射料中含高比例的无机材料粉末，要将其与高分子材料黏结剂均匀混合并不容易，为此，本专利技术采用了多桨叶形的混炼机，以达到提高混炼效果的目的；S105：成型过程，得到生坯成品；S106：脱脂、烧结，得到产品。实施例1以制造如图2所示的饰品为例：无机材料线材的组成：纯铜粉末(平均粒径为30μm)80wt％高分子材料黏结剂20wt％其中，高分子材料黏结剂由60wt％的石蜡、30wt％的聚丙烯、10wt％的硬脂酸制备而成。按上述配方组成制备得到无机材料线材后，以喷头孔径800μm、喷头加热温度150℃、腔体加热温度为80℃、无机材料线材挤出速度为80mm/s、挤出宽度为600μm进行打印，在90℃的温度下脱脂8小时，再以1000℃进行烧结，得到成品。在雷射烧结3D打印无法制造此品项的状况下，脱蜡铸造需要花费约48小时，但本实施例1中仅用约36小时即可取得成品，且后续表面处理所需时间与难度亦较低。实施例2以制造如图3所示的饰品为例：无机材料线材的组成：不锈钢粉末(平均粒径为20μm)82wt％高分子材料黏结剂18wt％其中，高分子材料黏结剂由90wt％的聚甲醛、10wt％的聚丙烯制备而成。按上述配方组成制备得到无机材料线材后，以喷头孔径200μm、喷头加热温度250℃、腔体加热温度为150℃、无机材料线材挤出速度为30mm/s、挤出宽度为150μm进行打印，在90℃的温度下脱脂10小时，再以1200℃进行烧结，得到成品。在脱蜡铸造无法制造此种品项的状况下，雷射烧结3D打印则使用花费相当高昂的设备；而本实施例2只需低于1/10的设备造价本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种复杂镂空金属的加工方法，其特征在于，所述的方法包括将无机材料粉末和高分子材料黏结剂揉捏后制成无机材料线材；采用熔堆积成型设备并根据制造程序将所述的无机材料线材逐层堆积形成生坯成品，再脱脂、烧结得到所述的镂空金属。/n

【技术特征摘要】
1.一种复杂镂空金属的加工方法，其特征在于，所述的方法包括将无机材料粉末和高分子材料黏结剂揉捏后制成无机材料线材；采用熔堆积成型设备并根据制造程序将所述的无机材料线材逐层堆积形成生坯成品，再脱脂、烧结得到所述的镂空金属。


2.根据权利要求1所述的复杂镂空金属的加工方法，其中，所述的无机材料线材中，以该无机材料线材的重量为基准，所述无机材料粉末的含量为74.5-95wt％，所述高分子材料黏结剂的含量为5-25.5wt％。


3.根据权利要求1所述的复杂镂空金属的加工方法，其中，所述的无机材料粉末选自铜粉、不锈钢粉或钛粉中的一种。


4.根据权利要求1所述的复杂镂...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈柏翰，张勤雧，陈顺得，林得凯，王聪，
申请(专利权)人：金上晋科技深圳有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44