[发明专利]金属粉末成型方法

说明书

本发明提出了一种金属粉末成型方法，该方法根据工件的结构形成打印壳体模型，针对打印壳体模型进行剖切，从而形成对应的待打印轮廓，通过打印轮廓，将金属粉末包裹在轮廓内部，选择性地进行脱粘处理，然后再进行烧结和热处理，最终得到完整的金属工件，该处理方法能够避免大量粘结剂的使用，从而能够避免烧结过程中的尺寸收缩，特别是对于大型工件而言，该方法还可以大规模节省粘结剂的用量，具有良好的应用前景。

技术领域

本发明涉及增材制造技术领域，尤其涉及一种金属粉末成型方法。

背景技术

传统制造中，金属粉末的成型加工方法为注射成型，该方法通过将金属粉末与粘结剂混合挤压形成工件胚体，再通过后续的脱脂、烧结以及必要的热处理形成最终的金属制品，该方法加工的精度高，加工方法简单但是难以生产出体积更大的产品。

在金属粉末注射成型的基础上，采用增材制造的方式，通过喷墨3D打印机对金属粉末进行层层喷墨，从而可以制造出体积更大的金属胚体，将金属胚体经过脱脂烧结和热处理后即可形成体积更大的金属工件，然而，大量使用的粘结剂使金属胚体在烧结的过程中会产生一定的收缩形变，体积越大的工件，其中的粘结剂用量越大，在烧结的过程中，工件自身整体产生的形变量也越大，因此大型金属工件采用金属粉末增材打印的方式，精度极低，而且在形变收缩的过程中，工件可能会发生变形，从而影响工件的质量。

而且对于常规使用的铁合金、铝合金和铜合金而言，其膨胀系数普遍偏大，在进行金属粉末的成型制造中，若与粘结剂一起配合使用，最终工件的形变量极大，不利于金属粉末的3D打印加工成型。

发明内容

有鉴于此，本发明提出了一种能够大幅度降低收缩率的金属粉末成型方法。

本发明的技术方案是这样实现的：本发明提供了一种金属粉末成型方法，包括如下步骤：

步骤一、获取待加工工件的立体结构模型，以该立体结构模型的表面为基础面，向立体结构模型的内部延伸一定厚度，形成大小与立体结构模型相同的打印壳体模型；

步骤二、将打印壳体模型进行逐层分切，以分切得到的打印壳体模型的截面作为打印轮廓，从而形成若干打印平面；

步骤三、在3D打印工作缸内进行金属粉末的铺设，铺设一层金属粉末后，打印结构在该层金属粉末的表面按照步骤二所得打印平面进行打印，从而使打印处的金属粉末粘结；

步骤四、重复步骤三，直至完成打印壳体模型的整体打印，取出打印完毕的金属胚体；

步骤五、将金属胚体进行烧结处理，烧结处理完毕既得到金属工件。

在以上技术方案的基础上，优选的，步骤三中，所述打印结构为激光打印头、激光打印头照射打印处的金属粉末，从而使金属粉末熔融粘结。

在以上技术方案的基础上，优选的，步骤三中，所述打印结构为打印喷头，打印喷头喷出粘结剂从而使打印处的金属粉末粘结。

在以上技术方案的基础上，优选的，所述金属粉末为铁合金、铝合金、铜合金、锌合金、镍合金、钴合金、铬合金和钛合金中的一种。

进一步优选的，所述金属粉末为铁合金、铝合金和铜合金中的一种。

进一步优选的，所述铁合金为灰铸铁或合金铸铁。

在以上技术方案的基础上，优选的，步骤五还包括，将金属胚体进行脱粘处理，将脱粘处理后的金属胚进行烧结处理，烧结处理完毕既得到金属工件。

更进一步优选的，所述脱粘处理包括化学脱粘、热脱粘、催化脱粘、超临界脱粘和蒸发中的一种或几种的组合。

在以上技术方案的基础上，优选的，所述打印壳体模型的表面封闭，内部包括若干封闭腔体。