多孔鉭工件的制造方法及相應(yīng)裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種多孔鉭工件的制造方法及相應(yīng)裝置，其中多孔鉭工件的制造方法包括如下步驟：提供鉭箔材；計算機分層、并計算；料帶移動至加工區(qū)域；激光掃描切割，工作臺配合進行下移；粘結(jié)；測量高度數(shù)據(jù)，并反饋給計算機，計算機執(zhí)行相應(yīng)操作；激光頭執(zhí)行相應(yīng)切割動作，工作臺配合進行下移；重復(fù)S5至S7步驟，至激光切割出最后一層交截面；燒結(jié)。本發(fā)明的多孔鉭工件的制造方法通過優(yōu)化工藝參數(shù)、精確控制切割區(qū)域，控制脈寬、頻率、掃描速度，獲得了二維的多孔鉭薄片。并通過層層堆積，燒結(jié)得到生物多孔鉭。本發(fā)明的制造方法可以應(yīng)用于醫(yī)療行業(yè)，并解決了使用粉末進行層層堆積時的環(huán)境污染問題以及粉末回收問題。
【專利說明】多孔鉭工件的制造方法及相應(yīng)裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及生物材料的制備【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種多孔鉭工件的制造方法，以及用于實現(xiàn)該制造方法的裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]每年我國大約有200萬病人需要做關(guān)節(jié)置換手術(shù)，對骨組織修復(fù)材料的需求量很大，據(jù)統(tǒng)計，全球每年骨修復(fù)材料的市場規(guī)模在2000億美元以上。目前用于臨床的生物醫(yī)用材料主要有:生物醫(yī)用金屬材料、生物醫(yī)用有機材料(主要指有機高分子材料)、生物醫(yī)用無機非金屬材料(主要指生物陶瓷、生物玻璃和碳素材料)、以及生物醫(yī)用復(fù)合材料。對比而言，生物醫(yī)用金屬材料，如不銹鋼、鈷基合金、鈦和鈦合金以及貴金屬等，具有較高的機械強度、彈性及良好加工性能，在骨修復(fù)和替代骨組織方面有著明顯的優(yōu)勢。
[0003]在眾多的生物醫(yī)用金屬材料當(dāng)中，金屬鉭具有優(yōu)良的生物相容性和生物活性，近年來被廣泛的予以重視和大量研究。然而，致密的鉭材料由于比重大，彈性模量高等缺點，無法直接植入人體中。因此，設(shè)計和制造一類既具有優(yōu)良的生物相容性和生物活性，又具有較好的力學(xué)性能且與人體骨微觀結(jié)構(gòu)相似的多孔鉭金屬材料的研究成為研究的熱點。
[0004]多孔鉭是一種類似于泡沫狀的金屬，其具有高容積孔隙率、低彈性模量及高表面摩擦系數(shù)的特性，是一種較好的骨替代材料。在力學(xué)性能方面多孔鉭的彈性模量、抗疲勞特性、摩擦系數(shù)與正常骨組織相近；在生物特性方面多孔鉭表現(xiàn)出良好的生物相容性、抗腐蝕性、骨誘導(dǎo)和再生能力，而有望趕超正在應(yīng)用的其他金屬材料，從而成為骨組織工程新的發(fā)展方向。
[0005]雖然多孔鉭有上述諸多的優(yōu)勢，但是由于鉭的熔點高達2996°C，并且鉭與氧有較高的親和力，這為多孔鉭的制備提出了新的挑戰(zhàn)。目前，關(guān)于多孔鉭的制備工藝主要包含:氣相沉積法、有機泡沫浸潰法等。
[0006]其中，氣相沉積法制備的多孔鉭具有高容積孔隙率、低彈性模量和高表面摩擦系數(shù)的特性，不過該工藝操作條件要求嚴格、沉積速度慢、投資大、生產(chǎn)成本高，同時由于鉭屬于難溶金屬，其蒸發(fā)非常困難，另外需要真空環(huán)境進行蒸發(fā)，導(dǎo)致成本大大增加，從而限制其廣泛應(yīng)用。另外，有機泡沫浸潰法容易帶來有機毒物的殘留，這是由于采用了粘結(jié)劑和有機漿料，容易產(chǎn)生毒性和雜質(zhì)殘留，不易清除干凈。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]針對上述問題，本發(fā)明提供了一種多孔鉭工件的制造方法，以及用于實現(xiàn)該制造方法的裝置。
[0008]為了實現(xiàn)上述目的之一，本發(fā)明的一種多孔鉭工件的制造方法，其包括如下步驟:
[0009]S1.提供鉭箔材，對其進行清潔處理，將經(jīng)過清潔處理的鉭箔材纏繞于料輥上，形成待加工的料帶；[0010]S2.計算機根據(jù)待制造的多孔鉭工件的實體尺寸，計算出多孔鉭工件每層交截面的輪廓圖數(shù)據(jù)和激光頭掃描軌跡圖數(shù)據(jù)，并將該數(shù)據(jù)導(dǎo)入激光頭控制系統(tǒng)中；
[0011]S3.料帶移動至工作臺的上方以及激光頭下方對應(yīng)的加工區(qū)域位置處；
[0012]S4.在激光頭控制系統(tǒng)的控制下，激光頭對位于加工區(qū)域的料帶進行掃描切割，獲得鉭箔層片，切割完畢后，工作臺下移一個鉭箔層片的厚度；
[0013]S5.待加工的料帶繼續(xù)移動至加工區(qū)域，并與步驟S4中獲得的鉭箔層片粘結(jié)起來；
[0014]S6.測量粘結(jié)起來的待加工料帶與鉭箔層片的高度，并將測量的高度數(shù)據(jù)反饋給計算機，計算機根據(jù)接收的高度數(shù)據(jù)，計算出對應(yīng)的交截面的輪廓圖數(shù)據(jù)，并將該輪廓圖數(shù)據(jù)輸入到激光頭控制系統(tǒng)中；
[0015]S7.激光頭控制系統(tǒng)根據(jù)輸入的輪廓圖數(shù)據(jù)確定對應(yīng)的激光頭掃描軌跡數(shù)據(jù)，并根據(jù)確定的激光頭掃描軌跡數(shù)據(jù)控制激光頭切割位于加工區(qū)域的待加工的料帶，切割完畢后，工作臺下移一個鉭箔層片的厚度；
[0016]S8.重復(fù)S5至S7步驟，至激光頭切割出最后一層交截面，形成工件的三維實體；
[0017]S9.將三維實體進行燒結(jié)，獲得多孔鉭工件。
[0018]作為本發(fā)明的進一步改進，所述步驟SI中料帶的厚度、以及步驟S2中每層交截面的厚度為0.03?0.09mm。
[0019]作為本發(fā)明的進一步改進，所述清潔處理包括:利用丙酮或無水酒精對鉭箔材進行清洗，清洗后干燥待用。
[0020]作為本發(fā)明的進一步改進，所述步驟S5具體包括:待加工的料帶繼續(xù)移動至加工區(qū)域，熱壓輥對位于加工區(qū)域的待加工料帶進行往復(fù)碾壓，以將待加工料帶與獲得的鉭箔層片粘結(jié)起來。
[0021]作為本發(fā)明的進一步改進，待加工料帶繼續(xù)移動的距離略大于料帶移動方向上激光頭切割加工的距離。
[0022]作為本發(fā)明的進一步改進，激光頭的激光源的輸出功率為30?160W，脈寬范圍為0.3?20.0ms、頻率為I?100Hz、掃描速度為30?180mm/min，激光源的波長為800_1064nm。
[0023]作為本發(fā)明的進一步改進，所述激光頭在激光頭控制系統(tǒng)的控制下，按照掃描軌跡數(shù)據(jù)進行切割還包括:將輪廓圖內(nèi)多余鉭箔材切割成網(wǎng)格。
[0024]作為本發(fā)明的進一步改進，對三維實體進行燒結(jié)前，將三維實體利用夾具夾緊，夾緊力至少為lOMPa，再將三維實體放入真空爐中在氬氣的氛圍下進行燒結(jié)，燒結(jié)條件為:在室溫?500°C下，燒結(jié)IOOmin ;升溫至1200°C，在該溫度下燒結(jié)100?300min ;升溫至1800?2300°C，并在該溫度下燒結(jié)100?300min。
[0025]為實現(xiàn)上述另一發(fā)明目的，本發(fā)明的一種用于實現(xiàn)如上所述的多孔鉭工件的制造方法的裝置，所述裝置包括:
[0026]供料輥、若干導(dǎo)向輥、以及與所述供料輥同步運動的收料輥；
[0027]升降平臺，其設(shè)置于所述供料輥與收料輥之間；
[0028]激光切割系統(tǒng)，其設(shè)置于所述升降平臺上方，所述激光切割系統(tǒng)包括激光源、激光反射鏡、激光頭；[0029]滾壓機構(gòu)、其設(shè)置于所述升降平臺上方；
[0030]計算機、激光頭控制系統(tǒng)。
[0031]作為本發(fā)明的進一步改進，所述滾壓機構(gòu)包括熱壓輥。
[0032]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明的多孔鉭工件的制造方法通過優(yōu)化工藝參數(shù)、精確控制切割區(qū)域，控制脈寬、頻率、掃描速度，獲得了二維的多孔鉭薄片。并通過層層堆積，燒結(jié)得到生物多孔鉭。本發(fā)明的制造方法可以應(yīng)用于醫(yī)療行業(yè)，并解決了使用粉末進行層層堆積時的環(huán)境污染問題。
[0033]此外，本發(fā)明的多孔鉭工件的制造方法中，采用激光器進行直線照射切割鉭箔材，而不是直接作用于鉭粉末，從而加工的廢料為鉭薄片而不是粉末，使得廢料回收利用的問題也得到解決。
[0034]本發(fā)明的多孔鉭工件的制造方法還具備能量可控性高、加工熱影響區(qū)窄、加工效率高等優(yōu)點，可更好的適應(yīng)柔性制造環(huán)境。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0035]圖1為本發(fā)明的多孔鉭工件的制造方法的一【具體實施方式】的方法流程圖；
[0036]圖2為本發(fā)明的用于實現(xiàn)多孔鉭工件的制造方法的裝置的立體示意圖。
【具體實施方式】
[0037]下面將對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行詳細的描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動的前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。
[0038]如圖1所示，本發(fā)明的一種多孔鉭工件的制造方法，其包括如下步驟:
[0039]S1.提供鉭箔材，對其進行清潔處理，將經(jīng)過清潔處理的鉭箔材纏繞于料輥上，形成待加工的料帶。
[0040]其中，所述清潔處理包括:利用丙酮或無水酒精對鉭箔材進行清洗，清洗后干燥待用。鉭箔材料帶的厚度優(yōu)選為:0.03~0.09mm，純度為≤99.5%。
[0041]S2.計算機根據(jù)待制造的多孔鉭工件的實體尺寸，計算出多孔鉭工件每層交截面的輪廓圖數(shù)據(jù)和激光頭掃描軌跡圖數(shù)據(jù)，并將該數(shù)據(jù)導(dǎo)入激光頭控制系統(tǒng)中。
[0042]計算機在計算多孔鉭工件每層交截面的輪廓圖數(shù)據(jù)和激光頭掃描軌跡圖數(shù)據(jù)時，是利用實體分層軟件對多孔鉭工件的實體模型進行分層并計算的。在分層時，以每層厚度為0.03~0.09mm對多孔鉭工件的實體模型進行分層，因為在該厚度范圍條件下，制造的多孔鉭工件的精度較高，且厚度接近或等于0.03時最高。
[0043]S3.料帶移動至工作臺的上方以及激光頭下方對應(yīng)的加工區(qū)域位置處。
[0044]S4.在激光頭控制系統(tǒng)的控制下，激光頭對位于加工區(qū)域的料帶進行掃描切割，獲得鉭箔層片，切割完畢后，工作臺下移一個鉭箔層片的厚度。
[0045]激光頭控制系統(tǒng)在控制激光頭運動時，按順序讀取存儲于其中的每層交截面的輪廓圖數(shù)據(jù)、和對應(yīng)的激光頭掃描軌跡圖數(shù)據(jù)，并根據(jù)激光頭掃描軌跡圖數(shù)據(jù)控制激光頭的運動，激光頭在激光頭控制系統(tǒng)控制下，相應(yīng)地切割出一層交截面。[0046]S5.待加工的料帶繼續(xù)移動至加工區(qū)域，并與步驟S4中獲得的鉭箔層片粘結(jié)起來。
[0047]具體地，作為一種實施方式，待加工的料帶繼續(xù)移動至加工區(qū)域后，利用熱壓輥對位于加工區(qū)域的待加工料帶進行往復(fù)碾壓，以將待加工料帶與獲得的鉭箔層片粘結(jié)起來。此外，在待加工的料帶繼續(xù)移動的過程中，待加工料帶繼續(xù)移動的距離略大于料帶移動方向上激光頭切割加工的距離，從而保證被切割的鉭箔材料帶完全從加工區(qū)域移走。
[0048]S6.測量粘結(jié)起來的待加工料帶與鉭箔層片的高度，并將測量的高度數(shù)據(jù)反饋給計算機，計算機根據(jù)接收的高度數(shù)據(jù)，計算出對應(yīng)的交截面的輪廓圖數(shù)據(jù)，并將該輪廓圖數(shù)據(jù)輸入到激光頭控制系統(tǒng)中。
[0049]在測量堆積起來的待加工料帶與鉭箔層片的高度時，可根據(jù)工作臺停止的位置測量所述高度數(shù)據(jù)。
[0050]S7.激光頭控制系統(tǒng)根據(jù)輸入的輪廓圖數(shù)據(jù)確定對應(yīng)的激光頭掃描軌跡數(shù)據(jù)，并根據(jù)確定的激光頭掃描軌跡數(shù)據(jù)控制激光頭切割位于加工區(qū)域的待加工的料帶，切割完畢后，工作臺下移一個鉭箔層片的厚度。
[0051]在切割時，控制激光頭的激光源的輸出功率為30?160W，脈寬范圍為0.3?20.0ms、頻率為I?100Hz、掃描速度為30?180mm/min，激光源的波長為800_1064nm。在所述30?160W的輸出功率條件下，激光恰好可對位于加工區(qū)域的一層料帶進行切割，而不會切割到位于加工區(qū)域下方的鉭箔材料帶。
[0052]此外，激光頭在控制下按照掃描軌跡數(shù)據(jù)進行切割還包括:將輪廓圖內(nèi)多余鉭箔材切割成網(wǎng)格，以便切割加工形成的工件能夠分離出來。
[0053]S8.重復(fù)S5至S7步驟，至激光頭切割出最后一層交截面，形成工件的三維實體。
[0054]S9.將三維實體進行燒結(jié)，獲得多孔鉭工件。
[0055]其中，對三維實體進行燒結(jié)前，將三維實體利用夾具夾緊，夾緊力至少為lOMPa，再將三維實體放入真空爐中在氬氣的氛圍下進行燒結(jié)，燒結(jié)條件為:在室溫?500°C下，燒結(jié)IOOmin ;升溫至1200°C，在該溫度下燒結(jié)100?300min ;升溫至1800?2300°C，并在該溫度下燒結(jié)100?300min。
[0056]如圖2所示，本發(fā)明還提供一種用于實現(xiàn)如上所述的多孔鉭工件的制造方法的裝置100，該裝置包括:供料輥10、若干導(dǎo)向輥20、以及與所述供料輥10同步運動的收料輥30。其中，所述供料輥10用于纏繞待加工的鉭箔材料帶，而收料輥30則用于纏繞切割后的鉭箔材料帶。若干導(dǎo)向輥20設(shè)置于供料輥10和收料輥30之間，對鉭箔材料帶起到導(dǎo)向和支撐的作用。
[0057]本發(fā)明的實現(xiàn)多孔鉭工件的制造方法的裝置100還包括:升降平臺40和激光切割系統(tǒng)50，其中升降平臺40設(shè)置于所述供料輥10與收料輥30之間，并可承載切割下來的鉭箔材進行運動。激光切割系統(tǒng)50設(shè)置于所述升降平臺40上方，所述激光切割系統(tǒng)50包括激光源501、激光反射鏡502、激光頭503。從而，從激光源501發(fā)射出的激光經(jīng)激光反射鏡502反射后，傳遞至激光頭503處，并經(jīng)激光頭503發(fā)射出。
[0058]本發(fā)明的實現(xiàn)多孔鉭工件的制造方法的裝置100還包括:滾壓機構(gòu)、計算機、以及激光頭控制系統(tǒng)。所述滾壓機構(gòu)設(shè)置于所述升降平臺40的上方，且該滾壓機構(gòu)包括熱壓輥60。[0059]下面結(jié)合若干實施例對多孔鉭工件的制造方法的進行詳細闡述。
[0060]實施例1
[0061]建立多孔鉭工件實體幾何模型，并利用計算機對其分層處理，獲得每層交截面的輪廓圖數(shù)據(jù)和激光頭掃描軌跡圖數(shù)據(jù)，并將每層交截面的輪廓圖數(shù)據(jù)和激光頭掃描軌跡圖數(shù)據(jù)導(dǎo)入激光頭控制系統(tǒng)。將厚度為0.03mm，純度大于99.5%的鉭箔材送至工作臺的上方。激光頭在激光頭控制系統(tǒng)控制下，切割鉭箔材形成相應(yīng)的交截面，形成的交截面從不需要的區(qū)域上切割下來，并剔除當(dāng)前鉭箔材上不需要的廢料。
[0062]工作臺下降一層鉭箔材的厚度，未加工的鉭箔材繼續(xù)移動至加工區(qū)域，熱輥壓合使位于加工區(qū)域的鉭箔材表面與已經(jīng)切割的鉭箔材緊密結(jié)合。激光頭在激光頭控制系統(tǒng)控制下，繼續(xù)對鉭箔材進行切割形成相應(yīng)的交截面，同時保證切割的能量不能影響下面一層已經(jīng)切割形成的鉭箔材交截面，工作臺繼續(xù)向下移動一層鉭箔材的厚度。鉭箔材重復(fù)上述移動動作，激光頭重復(fù)上述切割動作至工件形成所需尺寸的三維實體。其中，激光源的功率為30W，脈寬為0.3ms、頻率為1Hz、掃描速度為30mm/min。
[0063]將形成的三維實體夾緊，夾緊力> lOMpa。夾緊后，放入真空爐中，通入氬氣進行燒結(jié)處理，燒結(jié)條件如下:50(TC溫度下，燒結(jié)IOOmin ;升溫至120(TC，在該溫度下燒結(jié)IOOmin ;升溫至1800°C，在該溫度下，燒結(jié)lOOmin。待真空爐冷卻后，取出得到的多孔鉭工件。
[0064]實施例2
[0065]建立多孔鉭工件實體幾何模型，并利用計算機對其分層處理，獲得每層交截面的輪廓圖數(shù)據(jù)和激光頭掃描軌跡圖數(shù)據(jù)，并將每層交截面的輪廓圖數(shù)據(jù)和激光頭掃描軌跡圖數(shù)據(jù)導(dǎo)入激光頭控制系統(tǒng)。將厚度為0.05mm,純度大于99.5%的鉭箔材送至工作臺的上方。激光頭在激光頭控制系統(tǒng)控制下，切割鉭箔材形成相應(yīng)的交截面，形成的交截面從不需要的區(qū)域上切割下來，并剔除當(dāng)前鉭箔材上不需要的廢料。
[0066]工作臺下降一層鉭箔材的厚度，未加工的鉭箔材繼續(xù)移動至加工區(qū)域，熱輥壓合使位于加工區(qū)域的鉭箔材表面與已經(jīng)切割的鉭箔材緊密結(jié)合。激光頭在激光頭控制系統(tǒng)控制下，繼續(xù)對鉭箔材進行切割形成相應(yīng)的交截面，同時保證切割的能量不能影響下面一層已經(jīng)切割形成的鉭箔材交截面，工作臺繼續(xù)向下移動一層鉭箔材的厚度。鉭箔材重復(fù)上述移動動作，激光頭重復(fù)上述切割動作至工件形成所需尺寸的三維實體。其中，激光源的功率為100W，脈寬為10.0ms、頻率為500Hz、掃描速度為100mm/min。
[0067]將形成的三維實體夾緊，夾緊力> lOMpa。夾緊后，放入真空爐中，通入氬氣進行燒結(jié)處理，燒結(jié)條件如下:50(TC溫度下，燒結(jié)IOOmin ;升溫至120(TC，在該溫度下燒結(jié)150min ;升溫至2000°C，在該溫度下，燒結(jié)150min。待真空爐冷卻后，取出得到的多孔鉭工件。
[0068]實施例3
[0069]建立多孔鉭工件實體幾何模型，并利用計算機對其分層處理，獲得每層交截面的輪廓圖數(shù)據(jù)和激光頭掃描軌跡圖數(shù)據(jù)，并將每層交截面的輪廓圖數(shù)據(jù)和激光頭掃描軌跡圖數(shù)據(jù)導(dǎo)入激光頭控制系統(tǒng)。將厚度為0.09mm，純度大于99.5%的鉭箔材送至工作臺的上方。激光頭在激光頭控制系統(tǒng)控制下，切割鉭箔材形成相應(yīng)的交截面，形成的交截面從不需要的區(qū)域上切割下來，并剔除當(dāng)前鉭箔材上不需要的廢料。[0070]工作臺下降一層鉭箔材的厚度，未加工的鉭箔材繼續(xù)移動至加工區(qū)域，熱輥壓合使位于加工區(qū)域的鉭箔材表面與已經(jīng)切割的鉭箔材緊密結(jié)合。激光頭在激光頭控制系統(tǒng)控制下，繼續(xù)對鉭箔材進行切割形成相應(yīng)的交截面，同時保證切割的能量不能影響下面一層已經(jīng)切割形成的鉭箔材交截面，工作臺繼續(xù)向下移動一層鉭箔材的厚度。鉭箔材重復(fù)上述移動動作，激光頭重復(fù)上述切割動作至工件形成所需尺寸的三維實體。其中，激光源的功率為160W，脈寬為20.0ms、頻率為IOOHz、掃描速度為180mm/min。
[0071]將形成的三維實體夾緊，夾緊力> IOMpa0夾緊后，放入真空爐中，通入氬氣進行燒結(jié)處理，燒結(jié)條件如下:50(TC溫度下，燒結(jié)IOOmin ;升溫至120(TC，在該溫度下燒結(jié)300min ;升溫至2300°C，在該溫度下，燒結(jié)300min。待真空爐冷卻后，取出得到的多孔鉭工件。
[0072]綜上所述，本發(fā)明的多孔鉭工件的制造方法通過優(yōu)化工藝參數(shù)、精確控制切割區(qū)域，控制脈寬、頻率、掃描速度，獲得了二維的多孔鉭薄片。并通過層層堆積，燒結(jié)得到生物多孔鉭。本發(fā)明的制造方法可以應(yīng)用于醫(yī)療行業(yè)，并解決了使用粉末進行層層堆積時的環(huán)境污染問題。
[0073]此外，本發(fā)明的多孔鉭工件的制造方法中，采用激光器進行直線照射切割鉭箔材，而不是直接作用于鉭粉末，從而加工的廢料為鉭薄片而不是粉末，使得廢料回收利用的問題也得到解決。
[0074]本發(fā)明的多孔鉭工件的制造方法還具備能量可控性高、加工熱影響區(qū)窄、加工效率高等優(yōu)點，可更好的適應(yīng)柔性制造環(huán)境。
[0075]對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，顯然本發(fā)明不限于上述示范性實施例的細節(jié)，而且在不背離本發(fā)明的精神或基本特征的情況下，能夠以其他的具體形式實現(xiàn)本發(fā)明。因此，無論從哪一點來看，均應(yīng)將實施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求而不是上述說明限定，因此旨在將落在權(quán)利要求的等同要件的含義和范圍內(nèi)的所有變化囊括在本發(fā)明內(nèi)。
[0076]此外，應(yīng)當(dāng)理解，雖然本說明書按照實施方式加以描述，但并非每個實施方式僅包含一個獨立的技術(shù)方案，說明書的這種敘述方式僅僅是為清楚起見，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)將說明書作為一個整體，各實施例中的技術(shù)方案也可以經(jīng)適當(dāng)組合，形成本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解的其他實施方式。
【權(quán)利要求】
1.一種多孔鉭工件的制造方法，其特征在于，所述多孔鉭工件的制造方法包括如下步驟: 51.提供鉭箔材，對其進行清潔處理，將經(jīng)過清潔處理的鉭箔材纏繞于料輥上，形成待加工的料帶； 52.計算機根據(jù)待制造的多孔鉭工件的實體尺寸，計算出多孔鉭工件每層交截面的輪廓圖數(shù)據(jù)和激光頭掃描軌跡圖數(shù)據(jù)，并將該數(shù)據(jù)導(dǎo)入激光頭控制系統(tǒng)中； 53.料帶移動至工作臺的上方以及激光頭下方對應(yīng)的加工區(qū)域位置處； 54.在激光頭控制系統(tǒng)的控制下，激光頭對位于加工區(qū)域的料帶進行掃描切割，獲得鉭箔層片，切割完畢后，工作臺下移一個鉭箔層片的厚度； 55.待加工的料帶繼續(xù)移動至加工區(qū)域，并與步驟S4中獲得的鉭箔層片粘結(jié)起來； 56.測量粘結(jié)起來的待加工料帶與鉭箔層片的高度，并將測量的高度數(shù)據(jù)反饋給計算機，計算機根據(jù)接收的高度數(shù)據(jù)，計算出對應(yīng)的交截面的輪廓圖數(shù)據(jù)，并將該輪廓圖數(shù)據(jù)輸入到激光頭控制系統(tǒng)中； 57.激光頭控制系統(tǒng)根據(jù)輸入的輪廓圖數(shù)據(jù)確定對應(yīng)的激光頭掃描軌跡數(shù)據(jù)，并根據(jù)確定的激光頭掃描軌跡數(shù)據(jù)控制激光頭切割位于加工區(qū)域的待加工的料帶，切割完畢后，工作臺下移一個鉭箔層片的厚度； 58.重復(fù)S5至S7步驟，至激光頭切割出最后一層交截面，形成工件的三維實體； 59.將三維實體進行燒結(jié)，獲得多孔鉭工件。`
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多孔鉭工件的制造方法，其特征在于，所述步驟SI中料帶的厚度、以及步驟S2中每層交截面的厚度為0.03~0.09mm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多孔鉭工件的制造方法，其特征在于，所述清潔處理包括:利用丙酮或無水酒精對鉭箔材進行清洗，清洗后干燥待用。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多孔鉭工件的制造方法，其特征在于，所述步驟S5具體包括:待加工的料帶繼續(xù)移動至加工區(qū)域，熱壓輥對位于加工區(qū)域的待加工料帶進行往復(fù)碾壓，以將待加工料帶與獲得的鉭箔層片粘結(jié)起來。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多孔鉭工件的制造方法，其特征在于，待加工料帶繼續(xù)移動的距離略大于料帶移動方向上激光頭切割加工的距離。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多孔鉭工件的制造方法，其特征在于，激光頭的激光源的輸出功率為30~160W，脈寬范圍為0.3~20.0ms、頻率為I~100Hz、掃描速度為30~180mm/min,激光源的波長為800_1064nm。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多孔鉭工件的制造方法，其特征在于，所述激光頭在激光頭控制系統(tǒng)的控制下，按照掃描軌跡數(shù)據(jù)進行切割還包括:將輪廓圖內(nèi)多余鉭箔材切割成網(wǎng)格。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多孔鉭工件的制造方法，其特征在于，對三維實體進行燒結(jié)前，將三維實體利用夾具夾緊，夾緊力至少為lOMPa，再將三維實體放入真空爐中在氬氣的氛圍下進行燒結(jié)，燒結(jié)條件為:在室溫~500°C下，燒結(jié)IOOmin ;升溫至1200°C，在該溫度下燒結(jié)100~300min ;升溫至1800~2300°C，并在該溫度下燒結(jié)100~300min。
9.一種用于實現(xiàn)如權(quán)利要求1~8任一項所述的多孔鉭工件的制造方法的裝置，其特征在于，所述裝置包括:供料輥、若干導(dǎo)向輥、以及與所述供料輥同步運動的收料輥； 升降平臺，其設(shè)置于所述供料輥與收料輥之間； 激光切割系統(tǒng)，其設(shè)置于所述升降平臺上方，所述激光切割系統(tǒng)包括激光源、激光反射鏡、激光頭； 滾壓機構(gòu)、其設(shè)置于所述升降平臺上方； 計算機、激光頭控制系統(tǒng)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的實現(xiàn)多孔鉭工件制造方法的裝置，其特征在于，所述滾壓機構(gòu)包括熱壓輥 。
【文檔編號】B23P15/00GK103862238SQ201410088043
【公開日】2014年6月18日 申請日期:2014年3月11日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月11日
【發(fā)明者】張敏, 陳長軍, 張超, 王曉南, 李洋 申請人:蘇州大學(xué)