一种选择性阻焊熔化粉末快速成形方法技术

一种选择性阻焊熔化粉末快速成形方法，包括给金属零件建立ＣＡＤ几何模型，并进行分层离散；由电脑控制的电极棒对铺在薄板电极上的金属粉末进行层层熔化，直到工件中各层实心位置上的金属粉末全部焊合，堆积成一个实体。本发明专利技术具有如下特点：使用电阻热作为金属粉末加热源，不需要使用价格十分昂贵的高功率激光器，设备成本大大降低。现有的粉末快速成形设备软硬件结构体系不需要做出大的改变，包括切片算法和运动控制装置等。主轴上安装电极棒，成形缸中另需要薄板电极作为另一电极，电源从外部引入，装置结构简单轻便，可通过电流和通电时间等参数来控制焊合过程，控制方便。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及的是金属零件成形加工领域，尤其是一种选择性阻焊 熔化粉末快速成形方法。
技术介绍
目前的粉末快速成形技术，主要是选择性激光烧结(Selective Laser Sintering,简称SLS)。它主要由激光器、激光光路系统、扫 描镜、工作台面、供粉缸、铺粉辊和成形缸构成。成形时，为了防止 氧化，需充以保护气体。在事先设定的预热温度下，先在成形缸上用 铺粉辊铺一层粉末材料，然后，激光束在计算机的控制下，按照截面 轮廓的信息，对制件的实心部分所在的粉末进行扫描，使粉末的温度 升至熔化点，于是粉末颗粒交界处熔化，粉末相互黏结，逐步得到各 层轮廓。在非烧结区的粉末仍呈松散状态，作为工作和下一层粉末的 支撑。 一层成形完成后，成形缸下降一个截面层的高度，再进行下一 层的铺料和烧结，如此循环，最终形成三维工件。三维工件完成后，未熔化的粉末可以被刷掉或刮离制件。 但是，现有选择性激光烧结技术还存在一些明显的缺点-1、激光器成本太高，且功率越大，价格越贵，以至整个快速成 形机价格十分昂贵。 2、 激光工作和控制系统结构复杂。3、 此外，为了保持激光器稳定工作，往往需要相应的冷却器及 外管路，用于激光器工作过程中的散热。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对上述成形方法存在的不足，提供一种可减低工艺成本的选择性阻焊烙化粉末快速成形方法，简称SRW(Selective Resistance Welding,选择性阻焊)方法。本专利技术选择性阻焊熔化粉末快速成形方法，包括以下步骤一、 给金属零件建立CAD几何模型，并进行分层离散；二、 在成形缸上设置与电源一极(正极或负极)连接的薄板电极， 并且使之顶面距离工作台面为一个截面层高，根据需要薄板电极可以 接地，在三坐标运动机械装置主轴上安装电极棒，电极棒与电源另一 极连接；三、 供粉缸抬升2至5倍截面层高(可人工控制多次抬升，以保 证足够供粉)，然后用铺粉辊将供粉缸中的金属粉末均匀地铺在薄板 电极上，使之顶面与工作台面平齐；四、 向成形缸部分输入保护性气体或同时混合以还原性气体；五、 通过三坐标运动机械装置将主轴上的电极棒尖端沿Z轴作相 对运动直至与成形缸薄板电极上的金属粉末接触后停止；六、 接通电源，使电极棒尖端正下方的金属粉末短时间内产生足 够电阻热溶化并焊合；七、 切断电源，然后使电极棒尖端与成形缸中的金属粉末沿z轴相对运动脱离接触后停止；八、 电极棒沿XY水平方向运动至工件的下一个实心部分的水平 位置，重复执行步骤五至步骤八的过程，直到工件中本层实心位置上 的金属粉末全部焊合。九、 成形缸向下(Z负向)移动一个截面层高，重复执行步骤三至 步骤八之间的过程，直到工件中各层实心位置上的金属粉末全部焊 合，堆积成一个实体；十、去除实体底部薄板电极，获得成形金属工件。 所述电极棒通电电流为35 405安培，通电时间为7 0. 64秒。 所述金属粉末包括铝粉、铜粉或铁碳合金粉。 所述金属粉末的粒子尺寸<0. 5mm。所述薄板电极是厚度为0. 1 5mm的铝、铜或薄钢板，具体选用 时应与上述金属粉末成份接近，以保证最底层金属粉末能与其焊合。 所述电极棒是紫铜电极棒或石墨电极棒。所述电极棒尖端底部设有直径0.5 2mm的平面。电极棒尖端的 平面，可确保电极棒与金属粉末面接触，而不是点线接触，从而避免 产生电弧现象。所述一层金属粉末的铺设厚度，即截面层高《0.5mm。 所述保护性气体或同时混合以还原性气体是氩气、氮气或混以少 量氢气。本专利技术选择性阻焊熔化粉末快速成形方法具有如下特点1) 使用电阻热作为金属粉末加热源，不需要使用价格十分 昂贵的高功率激光器，设备成本大大降低。2) 现有的粉末快速成形设备软硬件结构体系不需要做出 大的改变，包括切片算法和运动控制装置等。3) 主轴上安装电极棒，成形缸另需要薄板电极作为另一电 极，电源从外部引入，装置结构简单轻便，可通过电流和通电 时间等参数来控制悍合过程，控制方便。本专利技术选择性阻焊熔化粉末快速成形的具体方法由以下附图和 实施例详细给出。附图说明图1是选择性阻焊熔化粉末快速成形方法原理示意图。 图中卜成形缸、2-薄板电极、3-工作台面、4-电极棒、5-铺粉 辊、6-供粉缸、7-铁碳合金粉末。具体实施方式实施例选择性阻焊熔化粉末快速成形方法本实施例采用的设备包括快速成形机和电源装置。快速成形机 由具有三坐标运动功能、底部设有可升降的成形缸l、供粉缸6的机械装置和一台对其进行控制的计算机组成。电源装置为电焊机，由计算机自动对其进行开关操作。薄板电极2是0. 5mm厚的45#薄钢板； 电极棒4是石墨电极棒，电极棒4的直径10mm，总长度50mm，底部 具有45度锥形尖角，尖角端底部具有直径0.5mm的水平面，安装在主轴后，其距工作台面5腿。成形用粒度为200目的Fe-0. 77%C铁碳 合金粉末7。具体成形工艺包括下步骤一、 给金属零件建立CAD几何模型，并进行分层离散由计算机 中的软件完成STL制件模型的切片处理，生成制件各层数据后，对三 坐标运动机构进行控制操作；二、 在成形缸1上设置与电源正极连接的薄板电极2，并且使之 顶面距离工作台面3为一个截面层高0. lmm，薄板电极2接地，在三 坐标运动机械装置主轴上安装电极棒4，电极棒4与电源负极连接；三、 供粉缸6抬升0.2腿(可人工控制多次抬升，以保证足够供 粉)，然后用铺粉辊5将供粉缸6中的铁碳合金粉末7均匀地铺在薄 板电极2上，铺粉厚度为一个截面层高O. lram，使之顶面与工作台面 3平齐；四、 向成形缸l部分输入氩气；五、 操纵主轴向下(Z负向)移动5mm，使安装在三坐标运动机 械装置主轴上的电极棒4尖端与薄板电极2上的铁碳合金粉末7沿Z 轴作相对运动至接触铁碳合金粉末7后停止；六、 接通电焊机电源，电流为405安培，通电时间为0.64秒， 使主轴底部电极棒4尖端正下方的铁碳合金粉末7短时间内产生足够 电阻热溶化并焊合；七、 切断电焊机电源，然后操纵主轴向上(Z正向)移动5mm， 使电极棒4尖端与成形缸1中的薄板电极2上的铁碳合金粉末7沿Z 轴作相对运动脱离接触后停止；八、 电极棒4沿XY水平方向运动至工件的下一个实心部分的水平位置，重复执行步骤五至步骤八的过程，直到工件中各层实心位置上的铁碳合金粉末7全部焊合。九、 成形缸l向下(Z负向)移动一个截面层高O. lmm，重复执行 步骤三至步骤八之间的过程，使铺在薄板电极2上的铁碳合金粉末7 层熔化，直到工件中各层实心位置上的铁碳合金粉末7全部焊合，堆积成一个实体；十、去除实体底部薄板电极2，获得成形金属工件。以上内容是结合具体的优选实施方式对本专利技术所作的进一步详 细说明，不能认定本专利技术的具体实施只局限于这些说明。对于本专利技术 所属
的普通技术人员来说，在不脱离本专利技术构思的前提下， 其架构形式能够灵活多变，可以派生系列产品。只是做出若干简单推 演或替换，都应当视为属于本专利技术由所提交的权利要求书确定的专利 保护范围。权利要求1、，包括下步骤一、给金属零件建立CAD几何模型，并进行分层离散；二、在成形缸上设置与电源一极连接的薄板电极，并且使之顶面距离工作台面为一个截面层高，根据需要薄板电极可以接地，在三坐标运动机械装置本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种选择性阻焊熔化粉末快速成形方法，包括下步骤：一、给金属零件建立ＣＡＤ几何模型，并进行分层离散；二、在成形缸上设置与电源一极连接的薄板电极，并且使之顶面距离工作台面为一个截面层高，根据需要薄板电极可以接地，在三坐标运动机械 装置主轴上安装电极棒，电极棒与电源另一极连接；三、供粉缸抬升２至５倍截面层高，然后用铺粉辊将供粉缸中的金属粉末均匀地铺在薄板电极上，使之顶面与工作台面平齐；四、向成形缸内输入保护性气体或同时混合以还原性气体；五、通过 三坐标运动机械装置将主轴上的电极棒尖端与成形缸中的薄板电极上的金属粉末沿Ｚ轴作相对运动至接触后停止；六、接通电源，使电极棒尖端正下方的金属粉末短时间内产生足够电阻热溶化并焊合；七、切断电源，然后使电极棒尖端与薄板电极上的金属 粉末沿Ｚ轴相对运动脱离接触后停止；八、电极棒沿ＸＹ水平方向运动至工件的下一个实心部分的水平位置，重复执行步骤五至步骤八的过程，直到工件中本层实心位置上的金属粉末全部焊合。九、成形缸向下（Ｚ负向）移动一个截面层高，重复执行步骤 三至步骤八之间的过程，直到工件中各层实心位置上的金属粉末全部焊合，堆积成一个实体；十、去除实体底部薄板电极，获得成形金属工件。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：伍晓宇，费跃农，梁雄，李伟荣，丁磊，
申请(专利权)人：深圳大学，
类型：发明
国别省市：94[中国|深圳]