[发明专利]一种3D打印的金属实体的复合烧结设备及使用方法

说明书

本发明公开了一种3D打印的金属实体的复合烧结设备及方法。该复合烧结方法为：第一步，将采用3D打印的金属实体放置在烧结用炉体的密闭的腔体中；第二步，在腔体真空状态或者负压状态下，通过腔体内设置的红外加热装置对金属实体进行加热，加热到第二温度数值；第三步，关闭红外加热装置，开启设置在腔体上的微波加热装置，对金属实体继续进行加热，加热至第三温度数值；第四步，对腔体进行降温冷却后，将金属实体由腔体内取出即可。由于微波加热烧结的均匀性，及快速冷却设计，可实现大尺寸金属打印件的快速烧结，并获得高致密度和均匀性优良的金属实体。

技术领域：

本发明涉及3D打印技术领域，特指一种3D打印的金属实体的复合烧结设备及方法。

背景技术：

随着3D打印技术的发展，目前已经发展到可以使用3D打印技术直接制造金属零件。目前主要金属3D打印工艺有：1、选择性激光烧结(Selective Laser Sintering，SLS)技术；2、直接金属粉末激光烧结(Direct Metal Laser Sintering，DMLS)；3、选择性激光熔化(Selective Laser Melting，SLM)技术；4、激光近净成形(Laser Engineered NetShaping，LENS)技术；5、电子束选择性熔化(Electron Beam Selective Melting，EBSM)技术。

目前常用的金属3D打印技术为：SLS技术。其整个工艺装置由粉末缸和成型缸组成，工作粉末缸活塞(送粉活塞)上升，由铺粉辊将粉末在成型缸活塞(工作活塞)上均匀铺上一层，计算机根据原型的切片模型控制激光束的二维扫描轨迹，有选择地烧结固体粉末材料以形成零件的一个层面。完成一层后，工作活塞下降一个层厚，铺粉系统铺上新粉，控制激光束再扫描烧结新层。如此循环往复，层层叠加，直到三维零件成型。

SLS金属3D打印机技术虽然工艺相对简单，但是由于其是通过激光烧结形成，所得到的零件强度较低，需要经过后处理才能达到较高的强度。所以，通常这种对于采用这种工艺制作的3D打印的金属实体通常需要进行后续的烧结工艺处理。目前的对3D打印的金属实体的烧结炉一般采用箱式烧结炉，加热模式为电阻丝加热的方式，并且整个烧结工艺持续时间较长，通常需要30个小时以上的时间，而且受制于加热模式，传统的烧结炉只能用于体积较小的产品(横截面小于300mm X 300mm，或者重量在10KG以下)，对于体积较大的金属产品而言，如果采用传统烧结炉，烧结后观察金属产品的截面金相组织，金属产品的内外烧结一致性存在明显的差别。

针对以上所述，本发明人经过不断研究实验，提出了以下技术方案，以克服现有针对3D打印技术实体烧结工艺存在的不足。

发明内容：

本发明所要解决的第一个技术问题就在于克服现有技术的不足，提供一种 3D打印的金属实体的复合烧结设备。

为了解决上述第一个技术问题，本发明采用了下述技术方案：一种3D打印的金属实体的复合烧结设备，包括：烧结用炉体，该炉体具有一个用于放置3D 打印的金属实体的腔体，于腔体内设置有红外加热装置，该复合烧结设备还包括：微波加热装置和冷却装置；所述的微波加热装置包括分布于所述的腔体上磁控管；所述的冷却装置包括：分布于腔体表面的冷水管和一与腔体连通的惰性气体管道。

进一步而言，上述技术方案中，所述的复合烧结设备还包括一真空泵，该真空泵与所述的腔体连通，通过真空泵对腔体进行抽气作业。

进一步而言，上述技术方案中，所述的复合烧结设备还包括一用于承载金属实体的负载机构，该负载机构具有一液压驱动的承载板。

进一步而言，上述技术方案中，所述的腔体上还设置有与之连通的进气管和出气管。

本发明所要解决的第二个技术问题就在于克服现有技术的不足，提供一种 3D打印的金属实体的复合烧结方法。