一種充磁式磁性材料3d冷打印裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于新型先進(jìn)快速制造裝置領(lǐng)域，涉及一種能夠直接打印磁性合金粉料漿并且在打印過程中可進(jìn)行定向充磁的3D冷打印裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]傳統(tǒng)的磁性材料成型工藝主要有干壓成型和熱壓鑄成型。干壓成型常出現(xiàn)坯體強(qiáng)度不夠、坯體裂紋、坯體單質(zhì)量、尺寸易變動(dòng)和坯體粘模等問題。熱壓鑄成型常出現(xiàn)料漿壓不滿、坯件毛刺大、坯件有裂紋、坯件有裂紋、坯件有氣孔、坯件變形等問題。3D打印(3DPrinting)是以數(shù)字模型文件為基礎(chǔ)，將粉末狀金屬或塑料等可粘合材料，通過逐層打印使層與層之間相互黏結(jié)，構(gòu)成一個(gè)實(shí)體模型的新興的快速成型技術(shù)。目前，快速成型技術(shù)主要有黏結(jié)劑噴射式成形技術(shù)(3DP)、熔融沉積式快速成型技術(shù)(FDM)、選擇性激光熔化成型技術(shù)(SLM)、選擇性激光燒結(jié)成形技術(shù)(SLS)和光聚合式成形技術(shù)(SLA)。
[0003]然而，現(xiàn)有的3D打印技術(shù)存在著許多問題:第一，現(xiàn)檢索出專利文獻(xiàn)191319667861.6提供了一種3D打印快速成型裝置，其實(shí)質(zhì)就是一種黏結(jié)劑噴射式成形技術(shù)，但其中滾輪鋪粉過程比較繁瑣，會(huì)導(dǎo)致打印周期的延長，另外其噴頭的出膠量及出膠速度難以精確控制；第二，對(duì)于熔融沉積式快速成型技術(shù)，其技術(shù)大多應(yīng)用于熱塑性高分子塑料，難以應(yīng)用于熔點(diǎn)較高的金屬材料，在其打印過程中，會(huì)出現(xiàn)送絲輪滑絲、擠出頭組件堵塞、打印物品翹邊等問題；對(duì)于選擇性激光熔化成型技術(shù)和選擇性激光燒結(jié)技術(shù)，雖然精度較高，適用材料也比較廣泛，但其選用激光作為熱源，對(duì)應(yīng)的溫控裝置需要在很高功率下工作，因此對(duì)設(shè)備的要求高，工作環(huán)境較苛刻。第三，對(duì)于光聚合式成形技術(shù)，SLA系統(tǒng)要對(duì)液體進(jìn)行操作的精密設(shè)備，對(duì)工作環(huán)境要求苛刻，造價(jià)高昂，使用和維護(hù)成本過高，成型件多為樹脂類，強(qiáng)度，剛度，耐熱性有限，不利于長時(shí)間保存。第四，對(duì)于各種成形技術(shù)，目前很少應(yīng)用于磁性材料3D打印。因此，需要開發(fā)一種設(shè)備簡(jiǎn)單、成本低廉、精度高、能耗低的新型磁性合金粉3D打印技術(shù)。
[0004]3D冷打印是一種不需要熱源，直接將含有一定固含量的料漿噴射在工作臺(tái)上打印出零件的新型技術(shù)。其中料漿具有三個(gè)基本要求:第一，是一種假塑性流體；第二，較高的固含量；第三，在室溫下或者在其他固化劑作用下能夠迅速固化。所成形的零件還需要一定的后處理，如干燥、燒結(jié)等，從而得到最后的零件。將磁性材料與3D冷打印技術(shù)結(jié)合起來，用以打印復(fù)雜尺寸的磁性零件，必將推動(dòng)磁性材料行業(yè)得快速發(fā)展。目前，將3D打印與磁性材料結(jié)合的有關(guān)報(bào)道較少，本發(fā)明基于這樣的事實(shí)提供了一種充磁式磁性材料3D冷打印裝置。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提供了一種充磁式磁性材料3D冷打印裝置，此裝置將3D打印技術(shù)應(yīng)用于磁性材料生產(chǎn)工藝，并且在其打印過程中可進(jìn)行定向充磁。
[0006]為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用如下述技術(shù)方案:一種充磁式磁性材料3D冷打印裝置，其特征在于由計(jì)算機(jī)控制中心、步進(jìn)電機(jī)、驅(qū)動(dòng)裝置、儲(chǔ)液器、料筒、打印機(jī)頭、輸料管、微型充磁器、冷打印X-Y工作臺(tái)和加熱板組成。所述的計(jì)算機(jī)控制中心分別控制步進(jìn)電機(jī)、固化劑驅(qū)動(dòng)裝置、料漿驅(qū)動(dòng)裝置、壓力傳感器和加熱板；所述的步進(jìn)電機(jī)控制冷打印X-Y工作臺(tái)和打印機(jī)頭，冷打印X-Y工作臺(tái)可沿X軸方向和Y軸方向移動(dòng)，打印機(jī)頭可沿Z軸方向移動(dòng)；所述的儲(chǔ)液器以及料筒分別與固化劑驅(qū)動(dòng)裝置和料漿驅(qū)動(dòng)裝置通過輸料管連通，之后再通過輸料管與打印機(jī)頭連通，形成物料運(yùn)輸路徑；所述的儲(chǔ)液器內(nèi)裝固化劑液體；所述的料筒內(nèi)裝磁性合金粉料漿；所述的打印機(jī)頭由料漿噴嘴、固化劑噴嘴、噴網(wǎng)、不銹鋼端蓋和壓力傳感器組成，料漿噴嘴用于完成料漿打印動(dòng)作，固化劑噴嘴用于完成固化劑噴灑動(dòng)作；所述的微型充磁器用于在不同磁場(chǎng)條件下對(duì)3D打印磁性構(gòu)件進(jìn)行邊打印邊定向充磁的工作過程；
[0007]所述的料漿驅(qū)動(dòng)裝置為葉片式栗、活塞栗、柱塞栗、齒輪栗、螺桿栗、壓電栗和電潤濕栗的其中一種。
[0008]所述的固化劑驅(qū)動(dòng)裝置為齒輪栗、螺桿栗和蠕動(dòng)栗的其中一種。
[0009]所述的磁性材料料漿由有機(jī)溶劑和鍶鐵氧體粉末、錳鋅鐵氧體粉、鋇鐵氧體粉末、鎳鋅鐵氧體粉末、硅鋼粉、釹鐵硼的快淬粉、HDDR粉或氣霧化粉其中一種所組成。
[0010]所述的料楽噴嘴直徑為10um?1.2mm,固化劑噴嘴直徑為0.1?1mm,噴網(wǎng)目數(shù)為500?800#’固化劑噴嘴與料漿噴嘴間距在0.4?2mm，且保持在同一水平面，噴網(wǎng)將用于均勻噴灑固化劑。
[0011]所述的微型充磁器，可以通過調(diào)節(jié)輸出電流大小，可對(duì)3D打印磁性材料構(gòu)件進(jìn)行不同程度的定向充磁。
[0012]所述壓力傳感器安裝在固化劑噴嘴和料漿噴嘴頂端，用于將檢測(cè)到的壓力可控制使用。
[0013]所述的輸料管和冷打印X-Y工作臺(tái)采用聚四氟乙烯材料制造，防止有機(jī)溶劑侵蝕。
[0014]與現(xiàn)有成型技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn):設(shè)備簡(jiǎn)單、安裝方便；成本低廉，不需要昂貴的激光光學(xué)設(shè)備及光敏材料；產(chǎn)品生產(chǎn)周期短，無需切削刀具及模具，可打印各種復(fù)雜磁性材料構(gòu)件；打印過程中可對(duì)磁性零件進(jìn)行邊打印邊充磁的操作過程，提高磁性材料性能；維護(hù)成本低，對(duì)工作環(huán)境沒有特殊要求，可用于工業(yè)化生產(chǎn)。
【附圖說明】
[0015]附圖1為本發(fā)明中一種充磁式磁性材料3D冷打印裝置結(jié)構(gòu)示意圖；
[0016]附圖2為本發(fā)明中打印機(jī)頭結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017]附圖標(biāo)記說明:1、計(jì)算機(jī)控制中心；2、步進(jìn)電機(jī)；3、固化劑驅(qū)動(dòng)裝置；4、料漿驅(qū)動(dòng)裝置；5、儲(chǔ)液器；6、料筒；7、輸料管；8、打印機(jī)頭；9、微型充磁器；10、電源控制器；11、冷打印X-Y工作臺(tái)；12、加熱板；13、冷打印成型件；14、不銹鋼端蓋；15、料漿噴嘴；16、噴網(wǎng)；17、固化劑噴嘴；18、壓力傳感器；19、充磁線圈。
【具體實(shí)施方式】
[0018]以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的詳細(xì)說明。
[0019]本發(fā)明的一種充磁式磁性材料3D冷打印裝置由計(jì)算機(jī)控制中心(1)、步進(jìn)電機(jī)
(2)、固化劑驅(qū)動(dòng)裝置(3)、料漿驅(qū)動(dòng)裝置(4)、儲(chǔ)液器(5)、料筒￠)、輸料管(7)、打印機(jī)頭
(8)、微型充磁器(9)、冷打印X-Y工作臺(tái)(11)和加熱板(12)組成；所述的計(jì)算機(jī)控制中心
(I)，分別控制步進(jìn)電機(jī)(2)、驅(qū)動(dòng)裝置(3)、驅(qū)動(dòng)裝置(4)、壓力傳感器(18)和加熱板(12);所述的步進(jìn)電機(jī)⑵控制冷打印X-Y工作臺(tái)(11)和打印機(jī)頭(8)，將冷打印X-Y工作臺(tái)
(II)沿X軸方向和Y軸方向移動(dòng)，將打印機(jī)頭⑶沿Z軸方向移動(dòng)；所述的儲(chǔ)液器(5