本發(fā)明涉及熱等靜壓技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域，提供了一種利用3D打印技術(shù)快速制備熱等靜壓玻璃包套的方法。

技術(shù)背景

熱等靜壓技術(shù)是一種利用高溫高壓容器對制件進行成型以及致密化的技術(shù)，常用于鑄件的缺陷消除、粉末冶金制品成型、同質(zhì)/異質(zhì)材料擴散連接、反應(yīng)熱等靜壓等，涉及航空航天、船舶制造、海洋化工、核反應(yīng)堆等各個領(lǐng)域，是工業(yè)發(fā)展的強大動力。熱等靜壓工藝通常采用鋼包套成型，大多采用焊接成型，多用于簡單形狀的包套制作。由于異形件的鋼包套變形困難、制作焊接工序較長，限制了該技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展。

本發(fā)明技術(shù)針對上述問題，解決復(fù)雜形狀異形件的熱等靜壓包套制作變形困難、制作周期長的問題，提供了一種利用3D打印技術(shù)快速制備熱等靜壓玻璃包套的方法。本發(fā)明技術(shù)既滿足制品對形狀尺寸的要求，又縮短了制作周期，是一種既經(jīng)濟、又高效制備熱等靜壓包套的方法。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明主要針對制作復(fù)雜形狀熱等靜壓鋼包套困難、制作周期長等問題，提供了一種簡易、快速、高效制備熱等靜壓玻璃包套的方法，尤其是能夠解決復(fù)雜形狀熱等靜壓制品的包套制作問題。其具體工藝步驟如下：

a、3D打印玻璃絲材制備熱等靜壓玻璃包套

(1)根據(jù)所需制品的形狀繪制三維模型，并將其切片，根據(jù)精度要求其層厚可設(shè)為0.1～1.0mm之間；

(2)將三維模型轉(zhuǎn)化數(shù)據(jù)格式輸入3D打印機，根據(jù)所選玻璃絲材軟化溫度的不同選擇相應(yīng)的噴嘴加熱溫度(高于軟化溫度100～300℃)，逐層打印包套原型；

(3)將熱等靜壓制品粉末或預(yù)制坯封裝于包套原型，抽真空密封后，進行熱等靜壓致密化處理。

b、3D打印玻璃粉末粘結(jié)原型制備熱等靜壓玻璃包套

(1)根據(jù)所需制品的形狀繪制三維模型，并將其切片，根據(jù)精度要求其層厚可設(shè)為0.1～1.0mm之間；

(2)將玻璃粉末與粘結(jié)劑混合均勻，調(diào)配成具有適當粘度的料漿；

(3)將三維模型轉(zhuǎn)化數(shù)據(jù)格式輸入3D打印機，將上述料漿在熱等靜壓制品預(yù)制坯表面逐層粘結(jié)固化，固化方式可根據(jù)粘結(jié)劑種類選擇熱固化或化學(xué)固化；

(4)在馬弗爐中加熱脫除粘結(jié)劑并使玻璃粉熔融均勻包覆預(yù)制坯表面，加熱溫度高于軟化溫度100～300℃，冷卻后獲得帶玻璃包套的預(yù)制坯，可直接進行熱等靜壓致密化處理。

優(yōu)選的，所述使用的玻璃絲材或玻璃粉末的軟化溫度為400～1500℃。

優(yōu)選的，所述玻璃粉末的平均粒度為10～100μm，包套厚度為1～10mm。

采用以上技術(shù)方案，本發(fā)明的有益效果在于：

1、利用3D打印玻璃絲材或玻璃粉末制備熱等靜壓玻璃包套，工藝簡單、取材容易、成本低。

2、3D打印熱等靜壓玻璃包套有利于復(fù)雜形狀制品的近終成型。

3、適用范圍廣，涉及鋁及鋁合金、銅及銅合金、鈦及鈦合金、鋼、鎢及鎢合金、鉬及鉬合金等金屬制品，以及氧化鋁、氧化鋯、碳化硅等陶瓷制品。

具體實施方案

實施例1

運用CAD軟件繪制齒輪原型，并將其切片轉(zhuǎn)化格式，將數(shù)據(jù)輸入3D打印機。將Φ1.5mm的玻璃絲材(軟化溫度為400℃)裝入3D打印機，噴嘴溫度達到600℃后，按照既定程序打印出齒輪原型。將2014鋁合金粉末填充包套內(nèi)腔中，抽真空密封后，將其置于熱等靜壓爐中進行致密化處理，隨爐冷卻后去除玻璃包套即可獲得致密的鋁合金齒輪。

實施例2

運用CAD軟件繪制渦輪葉片原型，并將其切片轉(zhuǎn)化格式，將數(shù)據(jù)輸入3D打印機。選用平均粒度為20μm的玻璃粉(軟化溫度為800℃)，將其與熱固化型粘結(jié)劑混合均勻后調(diào)成具有適當粘度的料漿，將上述料漿通過3D打印在TC4鈦合金粉末預(yù)制坯表面逐層粘結(jié)熱固化成型，置于馬弗爐中，在900℃溫度下脫除粘結(jié)劑并使玻璃粉熔融均勻包覆預(yù)制坯表面，冷卻后獲得帶玻璃包套的預(yù)制坯，可直接進行熱等靜壓致密化處理，隨爐冷卻后去除玻璃包套即可獲得TC4鈦合金渦輪葉片。

實施例3

運用CAD軟件繪制牙齒原型，并將其切片轉(zhuǎn)化格式，將數(shù)據(jù)輸入3D打印機。選用平均粒度為80μm的玻璃粉(軟化溫度為1100℃)，將其與化學(xué)固化型粘結(jié)劑混合均勻后調(diào)成具有適當粘度的料漿，將上述料漿通過3D打印在氧化鋯粉末預(yù)制坯表面逐層粘結(jié)化學(xué)固化成型，置于馬弗爐中，在1250℃溫度下脫除粘結(jié)劑并使玻璃粉熔融均勻包覆預(yù)制坯表面，冷卻后帶玻璃包套的預(yù)制坯，可直接進行熱等靜壓致密化處理，隨爐冷卻后去除玻璃包套即可獲得氧化鋯陶瓷牙齒。

以上內(nèi)容是結(jié)合具體的優(yōu)選實施方式對本發(fā)明所作的進一步詳細說明，不能認定本發(fā)明的具體實施只局限于這些說明。對于本發(fā)明所述技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干推演或替換，都應(yīng)當視為屬于本發(fā)明的保護范圍。