CN104308747A - 喷砂处理3d打印金属零部件的方法 - Google Patents

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段宣明
杨毓杰
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24C—ABRASIVE OR RELATED BLASTING WITH PARTICULATE MATERIAL
    • B24C1/00—Methods for use of abrasive blasting for producing particular effects; Use of auxiliary equipment in connection with such methods
    • B24C1/10—Methods for use of abrasive blasting for producing particular effects; Use of auxiliary equipment in connection with such methods for compacting surfaces, e.g. shot-peening
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24C—ABRASIVE OR RELATED BLASTING WITH PARTICULATE MATERIAL
    • B24C11/00—Selection of abrasive materials or additives for abrasive blasts

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Powder Metallurgy (AREA)

Abstract

本发明公开了一种喷砂处理3D打印金属零部件的方法，该方法使用专用设备对3D打印金属零部件进行喷砂处理，该设备包括可绕轴旋转的工件夹持系统和喷砂系统，所述喷砂夹持系统包括彼此相对的夹持部件I和夹持部件II，所述夹持部件I和夹持部件II之间的距离d1可调，所述喷砂系统与工件夹持系统之间的角度θ可调；喷砂处理时工件夹持系统以一定的速度带动工件旋转，砂体从喷砂系统喷出并喷射到工件表面，对工件的喷砂处理。本发明喷砂处理3D打印金属零部件的方法可以确保3D打印件各个部位可以均匀的得到喷砂处理，并可减少因喷砂引气的表面缺陷，提高零部件表面强度，使得零部件表面残余适当的压应力。

Description

喷砂处理3D打印金属零部件的方法
技术领域
本发明属于三维制造技术领域，涉及后处理3D打印金属零部件的方法，特别涉及喷砂处理3D打印金属零部件的方法。
背景技术
金属零部件3D打印技术是整个3D打印体系中最为前沿和最有潜力的技术，是先进制造技术的重要发展方向。3D打印可以获得结构形状复杂的金属零部件，其优势十分明显，但是3D打印金属零部件普遍存在零部件表面光泽度低、致密度差的缺陷，通常需要进行抛光等后处理工序。喷砂技术采用高压压缩空气作为动力，以形成高度喷射束将喷料(铜矿砂、石英砂、金刚砂、铁砂、海砂)高速喷射到工件表面，由于磨料对工作表面的冲击和切削作用，使工件表面获得一定的清洁度和粗糙度。
但是，由于3D打印金属零部件与整体成型的技术体宏微观结构均具有明显的区别，普通的喷砂技术并不适用于3D打印所获得的金属零部件。另外，普通喷砂技术粉尘中，影响操作人员身体健康，而且常规喷砂技术很难均匀的切削工件表面，往往存在局部喷砂过大，局部又没有喷到的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种喷砂处理3D打印金属零部件的新方法：
为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种喷砂处理3D打印金属零部件的方法，该方法使用专用设备对3D打印金属零部件进行喷砂处理，该设备包括可绕轴旋转的工件夹持系统和喷砂系统，所述喷砂夹持系统包括彼此相对的夹持部件I和夹持部件II，所述夹持部件I和夹持部件II之间的距离d1可调，所述喷砂系统与工件夹持系统之间的角度θ可调，所述喷砂系统与工件夹持系统之间的距离d2可调；喷砂处理时首先调整d1、d2及θ值并将待处理工件安装在工件夹持系统上，然后启动喷砂系统并使工件夹持系统以一定的速度带动工件旋转，此时砂体从喷砂系统喷出并喷射到工件表面，对工件的喷砂处理。
作为本发明喷砂处理3D打印金属零部件方法的优选，喷砂处理过程中喷砂系统与工件夹持系统之间的角度θ控制为30°～45°或者135°～150°。
作为本发明喷砂处理3D打印金属零部件方法的优选，喷砂处理过程中所喷砂体为刚玉粉和水的混合液体，所述混合液体中水的电阻值≥10MΩ·cm，所述混合液体中沙粒的质量浓度为15％～40％。
作为本发明喷砂处理3D打印金属零部件方法的优选，所述混合液体中刚玉粉平均粒度为12～17微米，粒度范围为10～20微米，其形状呈不规则多角形。
作为本发明喷砂处理3D打印金属零部件方法的优选，喷砂过程中工件夹持系统旋转速度ω为30～600r/min，砂体速度为10～50m/s，喷砂时间为2～5min。
作为本发明喷砂处理3D打印金属零部件方法的优选，所述待待处理工件材质为不锈钢、钛合金、钴钼合金或钨合金。
本发明的有益效果在于：
本发明使用专用设备喷砂处理3D打印金属零部件，其喷头可以相对于3D打印件在较大的角度范围和距离范围内变动，确保3D打印件各个部位可以均匀的得到喷砂处理，避免过喷砂或欠喷砂；本发明喷砂处理3D打印金属零部件的方法进一步优选了喷砂材质和喷砂工艺，大幅减少因喷砂而引气的表面缺陷，并提高零部件表面强度，使得零部件表面残余适当的压应力，从而提高零部件的使用寿命。
附图说明
为了使本发明的目的、技术方案和有益效果更加清楚，本发明提供如下附图进行说明：
图1为本发明3D打印金属零部件喷砂处理所用设备的结构示意图；
图2为本发明所用沙粒的微观形貌图；
图3为本发明实施例1喷砂处理前后3D打印零部件的形貌图。
具体实施方式
下面将结合附图，对本发明的优选实施例进行详细的描述。
以下实施例喷砂处理所用设备结构如图1所示，包括可绕轴旋转的工件夹持系统1和喷砂系统2，所述喷砂夹持系统1包括彼此相对的夹持部件I11和夹持部件II12，所述夹持部件I11和夹持部件II12之间的距离d1可调，所述喷砂系统2与工件夹持系统1之间的角度θ可调，所述喷砂系统2与工件夹持系统1之间的距离d2可调。
实施例1：
本实施例喷砂处理3D打印金属零部件的方法，包括以下步骤：
首先调整d1、d2及θ值并将待处理工件安装在工件夹持系统1上，然后启动喷砂系统2并使工件夹持系统1以一定的速度带动工件旋转，此时砂体3从喷砂系统2喷出并喷射到工件表面，对工件的喷砂处理。
本实施例中：
喷砂处理过程中喷砂系统2与工件夹持系统1之间的角度θ控制为30°～45°或者135°～150°；
喷砂处理过程中所喷砂体为刚玉粉和水的混合液体，所述混合液体中水的电阻值≥10MΩ·cm，所述混合液体中沙粒的质量浓度为15％～40％；
所述混合液体中刚玉粉平均粒度为12～17微米，粒度范围为10～20微米，其形状呈不规则多角形(其相貌如图2所示)；
喷砂过程中工件夹持系统1旋转速度ω为30～600r/min，砂体速度为10～50m/s，喷砂时间为2～5min；所述待待处理工件材质为不锈钢、钛合金、钴钼合金或钨合金；喷砂处理结束后取下工件清洗干燥得到产品。
图3为本实施例喷砂处理前后3D打印零部件的形貌图，有图可以看出，本实施例喷砂处理后的3D打印零部件表面光洁，致密度高，说明本发明喷砂处理方法效果良好。
需要说明的是，当喷砂处理过程中喷砂系统2与工件夹持系统1之间的角度为30°～45°或135°～150°；砂体中水的电阻值≥10MΩ·cm，沙粒的质量浓度为15％～40％；夹持系统1旋转速度ω为30～600r/min，砂体速度为10～50m/s，喷砂时间为2～5min时均可获得较好的效果。
最后说明的是，以上优选实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过上述优选实施例已经对本发明进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离本发明权利要求书所限定的范围。

Claims (6)

1.一种喷砂处理3D打印金属零部件的方法，其特征在于：使用专用设备对3D打印金属零部件进行喷砂处理，该设备包括可绕轴旋转的工件夹持系统(1)和喷砂系统(2)，所述喷砂夹持系统(1)包括彼此相对的夹持部件I(11)和夹持部件II(12)，所述夹持部件I(11)和夹持部件II(12)之间的距离d1可调，所述喷砂系统(2)与工件夹持系统(1)之间的角度θ可调，所述喷砂系统(2)与工件夹持系统(1)之间的距离d2可调；喷砂处理时首先调整d1、d2及θ值并将待处理工件安装在工件夹持系统(1)上，然后启动喷砂系统(2)并使工件夹持系统(1)以一定的速度带动工件旋转，此时砂体(3)从喷砂系统(2)喷出并喷射到工件表面，对工件的喷砂处理。
2.根据权利要求1所述喷砂处理3D打印金属零部件的方法，其特征在于：喷砂处理过程中喷砂系统(2)与工件夹持系统(1)之间的角度θ控制为30°～45°或者135°～150°。
3.根据权利要求1所述喷砂处理3D打印金属零部件的方法，其特征在于：喷砂处理过程中所喷砂体为刚玉粉和水的混合液体，所述混合液体中水的电阻值≥10MΩ·cm，所述混合液体中沙粒的质量浓度为15％～40％。
4.根据权利要求3所述喷砂处理3D打印金属零部件的方法，其特征在于：所述混合液体中刚玉粉平均粒度为12～17微米，粒度范围为10～20微米，其形状呈不规则多角形。
5.根据权利要求1所述喷砂处理3D打印金属零部件的方法，其特征在于：喷砂过程中工件夹持系统(1)旋转速度ω为30～600r/min，砂体速度为10～50m/s，喷砂时间为2～5min。
6.根据权利要求1所述喷砂处理3D打印金属零部件的方法，其特征在于：所述待待处理工件材质为不锈钢、钛合金、钴钼合金或钨合金。
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PB01 Publication
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WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

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