本發(fā)明屬于成形加工技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種金屬材料薄壁結(jié)構(gòu)零件的加工方法，尤其涉及一種金屬材料薄壁結(jié)構(gòu)零件的3d打印加工方法。

背景技術(shù)：

如圖1和2所示，金屬材料薄壁結(jié)構(gòu)零件包括底板1和位于所述底板1上的薄壁結(jié)構(gòu)2。所述薄壁結(jié)構(gòu)2的厚度很小，通常情況下，其厚度在0.4mm以內(nèi)。這種金屬材料薄壁結(jié)構(gòu)零件在諸多領(lǐng)域中都具有廣泛的應(yīng)用。但是，由于薄壁結(jié)構(gòu)很薄、加工精度要求較高，現(xiàn)有技術(shù)中并不具有較好的加工方法。

現(xiàn)有技術(shù)提供了一種cnc加工金屬材料薄壁結(jié)構(gòu)零件的加工技術(shù)。其采用cnc方法加工出薄壁結(jié)構(gòu)。但是，由于采用cnc方法加工，會造成很大的材料浪費。同時，由于此零件材料為316l不銹鋼，cnc加工很困難。

此外，現(xiàn)有技術(shù)還提供了一種注射成形金屬材料薄壁結(jié)構(gòu)零件的加工方法。其將整個金屬材料薄壁結(jié)構(gòu)零件一體注射成形。但是，由于薄壁結(jié)構(gòu)2很薄，使得澆注后難以從模具中頂出,且走澆困難。

鑒于現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，迫切需要一種新型的金屬材料薄壁結(jié)構(gòu)零件的加工方法。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺點，提供一種金屬材料薄壁結(jié)構(gòu)零件的3d打印加工方法，采用了3d打印加工技術(shù)，解決了用cnc加工中出現(xiàn)的材料浪費問題，同時也解決了直接采用注射成形方法加工時出現(xiàn)的難以頂出、走澆困難等問題。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

一種金屬材料薄壁結(jié)構(gòu)零件的3d打印加工方法，其特征在于，包括以下步驟：

1）、選定金屬材料粉末和粘結(jié)劑；

2）、利用所選定的金屬材料粉末和粘結(jié)劑制備喂料；

3）、利用所述喂料注射成形底板生坯；

4）、通過3d打印機在所述底板生坯上直接利用所述喂料打印出薄壁結(jié)構(gòu)生坯，形成金屬材料薄壁結(jié)構(gòu)零件的生坯；

5）、對所述金屬材料薄壁結(jié)構(gòu)零件的生坯進行脫脂燒結(jié)，制得所述金屬材料薄壁結(jié)構(gòu)零件。

進一步地，其中，所述步驟1）中，選定的金屬材料粉末為316l不銹鋼粉末且其粒徑為10-20微米。

更進一步地，其中，所述步驟1）中，選定的粘結(jié)劑為塑基粘結(jié)劑。

再進一步地，其中，所述塑基粘結(jié)劑為pom、pe、eva、sa和pw的混合物，其中，各成份的質(zhì)量百分比為：pom75%-89%；pe4%-10%；pw3%-10%p；sa2%-8%；eva1%-10%。

此外，在本發(fā)明中，其中，所述步驟2）具體為將所述金屬材料粉末與所述粘結(jié)劑放在密煉機中在190℃下混煉2小時制備出所述喂料。

進一步地，其中，在制備喂料時，所述金屬材料粉末占喂料總重量的60-80%，所述粘結(jié)劑占喂料總重量的20-40%。

更進一步地，其中，所述步驟3）中，注射成形時的注射溫度為190℃，模溫為120℃，注射壓力為80mpa，注射速度為60cm³/s，保壓時間為1s，保壓壓力為30mpa。

再進一步地，其中，所述步驟5）中，所述脫脂具體為在120℃的脫脂溫度下催化脫脂6小時。

再更進一步地，其中，所述步驟5）中，所述燒結(jié)的具體工藝過程為：以4℃/min的升溫速度將燒結(jié)爐的溫度升溫到600℃并保溫90min后，以5.55℃/min的升溫速度將燒結(jié)爐的溫度升溫到1100℃并保溫90min后，再以3.5℃/min的升溫速度將燒結(jié)爐的溫度升溫到1380℃并保溫120min，最后將燒結(jié)爐的溫度降至1000℃后關(guān)掉燒結(jié)爐電源，讓所述金屬材料薄壁結(jié)構(gòu)零件在燒結(jié)爐里自冷至室溫溫度并將其取出。

另外，本發(fā)明還提供一種金屬材料薄壁結(jié)構(gòu)零件，其特征在于，其采用上述方法加工而成，且其薄壁結(jié)構(gòu)的厚度小于0.4mm。

與現(xiàn)有的加工方法相比，本發(fā)明的金屬材料薄壁結(jié)構(gòu)零件的3d打印加工方法具有如下有益技術(shù)效果：

1、其采用了3d打印加工技術(shù)，解決了用cnc加工中出現(xiàn)的材料浪費問題，以及難加工問題。

2、其采用了3d打印加工技術(shù)，解決了直接采用注射成形方法加工時出現(xiàn)的難以頂出、走澆困難等問題。

3、其在3d打印加工之后再進行整體脫脂燒結(jié)，便于底板和薄壁結(jié)構(gòu)牢固地連接在一起，滿足連接強度需求。

4、其通過采用合適的脫脂工藝和燒結(jié)工藝，能夠確保成品金屬材料薄壁結(jié)構(gòu)零件在結(jié)構(gòu)和性能等方面滿足要求。

附圖說明

圖1為金屬材料薄壁結(jié)構(gòu)零件的主視圖。

圖2為金屬材料薄壁結(jié)構(gòu)零件的俯視圖。

圖3為本發(fā)明的金屬材料薄壁結(jié)構(gòu)零件的3d打印加工方法的流程圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進一步說明，實施例的內(nèi)容不作為對本發(fā)明的保護范圍的限制。

本發(fā)明涉及金屬材料薄壁結(jié)構(gòu)零件的3d打印加工方法，其通過金屬注射成形技術(shù)和3d打印加工技術(shù)相結(jié)合來制造金屬材料薄壁結(jié)構(gòu)零件。

如圖3所示，本發(fā)明的金屬材料薄壁結(jié)構(gòu)零件的3d打印加工方法包括以下步驟：

首先，選定金屬材料粉末和粘結(jié)劑。

要通過金屬注射成形技術(shù)和3d打印技術(shù)制備出金屬材料薄壁結(jié)構(gòu)零件，必須選出合適的原材料來制備喂料。在本發(fā)明中，選定的金屬材料粉末為316l不銹鋼粉末且其粒徑為10-20微米。選定的粘結(jié)劑為塑基粘結(jié)劑。優(yōu)選地，所述塑基粘結(jié)劑為pom、pe、eva、sa和pw的混合物。并且，其中，各成份的質(zhì)量百分比為：pom75%-89%；pe4%-10%；pw3%-10%p；sa2%-8%；eva1%-10%。選擇這種金屬材料粉末和粘結(jié)劑，能夠確保喂料具有良好的流動性、穩(wěn)定性和熔融指數(shù)，從而確保金屬材料薄壁結(jié)構(gòu)零件的性能。

其次，利用所選定的金屬材料粉末和粘結(jié)劑制備喂料。

在本發(fā)明中，喂料具體為將所述金屬材料粉末與所述粘結(jié)劑放在密煉機中在190℃下混煉2小時制備出所述喂料。并且，在制備喂料時，所述金屬材料粉末占喂料總重量的60-80%，所述粘結(jié)劑占喂料總重量的20-40%。采用這種制備方法和這種配比的喂料能保證制備的金屬材料薄壁結(jié)構(gòu)零件具有良好的機械性能且便于進行注射成形加工和3d打印加工。

當(dāng)然，在制備好喂料之后，可以對喂料性能進行檢測。所述喂料性能檢測包括喂料流動性檢測和喂料熔融指數(shù)檢測。在具體檢測時，可以制備喂料性能檢測件，通過喂料性能檢測件進行喂料的綜合性能檢測。該部分內(nèi)容不是本發(fā)明的重點所在，故不在此詳細描述。

再次，通過喂料性能檢測，如果檢測出喂料的流動性、穩(wěn)定性、熔融指數(shù)等都符合要求，那么，可以利用所述喂料注射成形底板1的生坯。如圖1和2所示，由于所述底板1的長度和寬度為20mm、厚度為3mm。這種尺寸的底板1使得其適于進行注射成形。

在本發(fā)明中，優(yōu)選地，在注射成形時，注射溫度為190℃，模溫為120℃，注射壓力為80mpa，注射速度為60cm³/s，保壓時間為1s，保壓壓力為30mpa。通過這種注射成形方法，可以制備出滿足要求的底板生坯。

如圖1和2所示，所述薄壁結(jié)構(gòu)2的厚度在0.4mm、高度在7mm。這種薄壁結(jié)構(gòu)使得其不適于直接進行注射成形，否則容易出現(xiàn)頂出困難、走澆困難等問題。因此，在本發(fā)明中，接著，通過3d打印機在注射成形后的底板1的生坯上利用所述喂料直接打印出薄壁結(jié)構(gòu)2的生坯，形成金屬材料薄壁結(jié)構(gòu)零件的生坯。

在本發(fā)明中，所述3d打印機可以是現(xiàn)有技術(shù)中可買到的金屬3d打印機。具體所采用的金屬3d打印機是現(xiàn)有的，不是本發(fā)明的重點所在。具體打印過程也是現(xiàn)有技術(shù)，不是本發(fā)明的重點，也不在這里詳細介紹。通過3d打印，即解決了用cnc加工中出現(xiàn)的材料浪費問題和難加工問題，同時也解決了直接采用注射成形方法加工時出現(xiàn)的難以頂出、走澆困難等問題。

最后，對所述金屬材料薄壁結(jié)構(gòu)零件的生坯進行脫脂燒結(jié)，制得所述金屬材料薄壁結(jié)構(gòu)零件。

在本發(fā)明中，優(yōu)選地，所述脫脂具體為在120℃的脫脂溫度下催化脫脂6小時。采用這種脫脂方法，能夠去除掉注射成形時所使用的粘結(jié)劑，確保零件的性能。

更優(yōu)選地，所述燒結(jié)的具體工藝過程為：以4℃/min的升溫速度將燒結(jié)爐的溫度升溫到600℃并保溫90min后，以5.55℃/min的升溫速度將燒結(jié)爐的溫度升溫到1100℃并保溫90min后，再以3.5℃/min的升溫速度將燒結(jié)爐的溫度升溫到1380℃并保溫120min，最后將燒結(jié)爐的溫度降至1000℃后關(guān)掉燒結(jié)爐電源，讓所述金屬材料薄壁結(jié)構(gòu)零件在燒結(jié)爐里自冷至室溫溫度并將其取出。這種燒結(jié)工藝能夠確保所述金屬材料薄壁結(jié)構(gòu)零件中沒有砂眼、分布不均等問題。

與現(xiàn)有技術(shù)中采用金屬注射成形方法或cnc加工方法相比，本發(fā)明的金屬材料薄壁結(jié)構(gòu)零件的3d打印加工方法采用了3d打印加工技術(shù)，解決了用cnc加工中出現(xiàn)的材料浪費問題，以及難加工問題；也解決了直接采用注射成形方法加工時出現(xiàn)的難以頂出、走澆困難等問題。同時，其在3d打印加工之后再進行整體脫脂燒結(jié)，便于底板和薄壁結(jié)構(gòu)牢固地連接在一起，滿足連接強度需求。最后，其通過采用合適的脫脂工藝和燒結(jié)工藝，能夠確保成品金屬材料薄壁結(jié)構(gòu)零件在結(jié)構(gòu)和性能等方面滿足要求。

本發(fā)明的上述實施例僅僅是為清楚地說明本發(fā)明所作的舉例，而并非是對本發(fā)明的實施方式的限定。對于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在上述說明的基礎(chǔ)上還可以做出其它不同形式的變化或變動。這里無法對所有的實施方式予以窮舉。凡是屬于本發(fā)明的技術(shù)方案所引伸出的顯而易見的變化或變動仍處于本發(fā)明的保護范圍之列。