CN105041529A - 一种过滤器及其激光打印制备方法和应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种过滤器及其激光打印制备方法和应用，通过采用激光打印方法使得过滤器的结构不再受工艺条件的限制，可制得具有任意结构的过滤器，对具有复杂曲面、复杂孔隙的过滤器都可实现直接制造：由于采用激光打印方法制备，过滤器的过滤层数不再受限，可以将过滤层中的过滤孔设计成梯度孔，被污染的燃油首先接触过滤层内层，较大的污染物被较大的过滤孔拦截，较小的污染物被较小的过滤孔拦截，被拦截的污染物沿着过滤孔滑落至低端，以实现逐层过滤，过滤效果提高，避免出现过滤孔堵塞，大大延长滤芯的使用寿命：通过本制备方法制得的过滤器可以按实际要求任意设计，满足使用要求。

Description

一种过滤器及其激光打印制备方法和应用

技术领域

本发明涉及过滤器制造技术领域，尤其涉及的是一种过滤器及其激光打印制备方法和应用。

背景技术

过滤器是发动机过滤系统中必不可少的附件，用于过滤发动机运行过程中产生的金属磨屑以及高温下氧化形成的各种固体物，降低发动机的磨损率，延长发动机使用寿命。传统的燃油过滤器是通过过滤棉或过滤纸进行燃油过滤，过滤效率低，对发动机的功率也有很大影响。而且多层过滤棉或过滤纸在经过长时间使用后，会脱落出细长的纤维，造成油脂污染，当污染物贴近过滤棉或过滤纸时，大部分会粘附在上面，造成滤芯使用寿命降低。而传统的空气过滤器一般会采用高原过滤或者平原过滤，采用高原过滤会导致发动机功率降低，而采用普通过滤棉的平原过滤虽然可以满足一般的过滤要求，但是对于发动机功率也会有一定的影响。

目前市场上采用的微孔过滤器的制备方法多采用发泡剂制备，孔隙有很多不确定性，制作工艺繁琐，不能起到逐层过滤效果，容易出现堵塞。有些采用机加工方法制备的过滤器的过滤层受制备条件的限制，最多只能为3层，过滤效果有待提高。

传统制备方法制得的过滤器滤芯的上下金属端盖和过滤层之间往往存在油路连接性问题，密封不严，将直接导致过滤装置失效；而且传统结构的滤芯的孔隙结构和尺寸单一，过滤效率低下。

因此，现有技术还有待于改进和发展。

发明内容

本发明的目的在于提供一种过滤器及其激光打印制备方法和应用，旨在解决传统过滤器制备方法工艺繁琐，制备条件受限，制得的过滤器结构存在缺陷，导致过滤器过滤效率低，甚至失效的问题。

本发明的技术方案如下：

一种过滤器，其中，通过金属3D激光打印设备根据过滤器截面轮廓数据，控制激光束选择性地熔化铺平的各层金属粉末，逐步堆叠而成；所述过滤器包括上金属端盖、过滤层和下金属端盖，所述过滤层为环闭结构，由支柱支撑；过滤层上设有过滤孔；所述上金属端盖置于过滤层一端，下金属端盖置于过滤层另一端，上金属端盖、过滤层和下金属端盖共同形成过滤器腔体，上金属端盖、过滤层和下金属端盖整体一次性成型。

所述的过滤器，其中，所述过滤器的成型精度控制在100μm以内。

所述的过滤器，其中，所述过滤层的过滤孔的最小孔径为50μm；所述过滤层的支柱的最小直径为80μm。

所述的过滤器，其中，所述过滤层设置多层，各过滤层中的过滤孔设置为梯度孔，即内层过滤层的过滤孔孔径比外层过滤层的过滤孔孔径大，过滤孔的孔径由里到外逐渐递减。

一种如上述任意一项所述的过滤器的激光打印制备方法，其中，具体包括以下步骤：

步骤A00：对过滤器进行参数化建模，得出过滤器的三维模型；

步骤B00：设定过滤器分成N个截面层进行打印，对过滤器的三维模型进行加支撑、切片，得到过滤器截面的轮廓数据，然后导入激光打印设备；

步骤C00：将粉末原材料加入粉料缸，准备打印；

步骤D00：将粉末原材料第n次铺平在打印区域内，激光打印设备根据第n层过滤器截面轮廓数据，控制激光束选择性地熔化打印区域内的金属粉末，使金属粉末粘贴在过滤器的成型面上；

步骤E00：判断n与N的大小，若n＜N，执行步骤F00，若n＝N，执行步骤G00；

步骤F00：执行步骤D00；

步骤G00：打印完毕，得到符合要求的具有任意结构的过滤器，该过滤器无需组装，一次成型；

其中，n≤N。

所述的过滤器的激光打印制备方法，其中，所属粉末原材料在加入粉料缸前需要经过过滤和烘干处理：将粉末原材料经过振动筛进行过滤，以滤除粉末原材料中的杂质；再将粉末原材料进行烘干处理，以降低粉末原材料的含氧量。

所述的过滤器的激光打印制备方法，其中，粉末原材料从激光打印设备进入打印区域可以通过供粉形式或喷粉形式实现；所述粉末原材料采用不锈钢粉末原材料或铜合金粉末原材料或钛合金粉末原材料。

所述的过滤器的激光打印制备方法，其中，利用所述激光打印制备方法制得的过滤器需要经过喷砂、抛光处理。

一种如上述任意一项所述的过滤器在发动机过滤系统中的应用。

本发明的有益效果：本发明通过提供一种过滤器及其激光打印制备方法和应用，通过采用激光打印方法使得过滤器的结构不再受工艺条件的限制，可制得具有任意结构的过滤器，对具有复杂曲面、复杂孔隙的过滤器都可实现直接制造；由于采用激光打印方法制备，过滤器的过滤层数不再受限，可以将过滤层中的过滤孔设计成梯度孔，被污染的燃油首先接触过滤层内层，较大的污染物被较大的过滤孔拦截，较小的污染物被较小的过滤孔拦截，被拦截的污染物沿着过滤孔滑落至低端，以实现逐层过滤，过滤效果提高，避免出现过滤孔堵塞，大大延长滤芯的使用寿命；通过本制备方法制得的过滤器可以按实际要求任意设计，满足使用要求。

附图说明

图1是本发明中利用过滤器的结构示意图。

图2是本发明中利用过滤器的立体图。

图3是本发明中过滤器的激光打印制备方法的步骤流程图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本发明进一步详细说明。

激光选区熔化(SelectiveLaserMelting，SLM)技术亦称“金属3D打印技术”是增材制造的前沿技术，利用直径30～50微米的聚焦激光束，把金属或合金粉末选区逐层熔化，堆积成一个冶金结合、组织致密的实体，从而获得几乎任意形状、具有完全冶金结合的金属功能零件。

如图1和图2所示，本过滤器通过金属3D激光打印设备根据过滤器截面轮廓数据，控制激光束选择性地熔化铺平的各层金属粉末，逐步堆叠而成；所述过滤器包括上金属端盖100、过滤层200和下金属端盖300，所述过滤层200为环闭结构，由支柱支撑；过滤层200上设有过滤孔210，过滤孔210的形状和孔径按实际需要设定；所述上金属端盖100置于过滤层200一端，下金属端盖300置于过滤层200另一端，上金属端盖100、过滤层200和下金属端盖300共同形成过滤器腔体，上金属端盖100、过滤层200和下金属端盖300整体一次性成型，无需组装。

所述过滤器的成型精度可控制在100μm以内。

所述过滤器的过滤层层数不受限制，可以根据实际需要设计多层；所述过滤器的结构不受限制，可以按照实际需要任意设计。

所述过滤器的过滤孔210的形状和大小可根据实际需要设定，最小孔径可达到50μm。所述过滤器的过滤层支柱的直径可根据实际需要设定，最小直径可达到80μm。

为了实现逐层过滤，提高过滤器的过滤效果，所述过滤层200设置多层，各过滤层200中的过滤孔210设置为梯度孔，即内层过滤层200的过滤孔210的孔径较大，外层过滤层200的过滤孔210的孔径较小，过滤孔210的孔径由里到外逐渐递减：被污染的燃油首先接触过滤层200内层，较大的污染物首先被拦截下来，较小的污染物通过内层过滤层200，到达下一层过滤层200，又把一部分污染物拦截下来，较小的污染物通过到达下一层过滤层200，又把一部分污染物拦截下来......被拦截的污染物沿着过滤孔210滑落至低端，以实现逐层过滤，过滤效果提高，避免出现过滤孔堵塞，大大延长滤芯的使用寿命。

如图3所示，本过滤器的激光打印制备方法，具体包括以下步骤：

步骤A00：对过滤器进行参数化建模，得出过滤器的三维模型；

步骤B00：设定过滤器分成N个截面层进行打印，对过滤器的三维模型进行加支撑、切片，得到过滤器截面的轮廓数据，然后导入激光打印设备；

步骤C00：将粉末原材料加入粉料缸，准备打印；

步骤D00：将粉末原材料第n次铺平在打印区域内，激光打印设备根据第n层过滤器截面轮廓数据，控制激光束选择性地熔化打印区域内的金属粉末，使金属粉末粘贴在过滤器的成型面上；

步骤E00：判断n与N的大小，若n＜N，执行步骤F00，若n＝N，执行步骤G00；

步骤F00：执行步骤D00；

步骤G00：打印完毕，得到符合要求的具有任意结构的过滤器，该过滤器无需组装，一次成型；

其中，n≤N。

为了提高成型的质量，所属粉末原材料在加入粉料缸前需要经过过滤和烘干处理：将粉末原材料经过振动筛进行过滤，以滤除粉末原材料中的杂质；再将粉末原材料进行烘干处理，以降低粉末原材料的含氧量。

本实施例中，粉末原材料从激光打印设备进入打印区域可以通过供粉形式或喷粉形式实现。

为了保证过滤器的成品质量，经上述激光打印制备方法制得的过滤器需要经过喷砂、抛光处理。过滤器成型后只要经过简单的喷砂和抛光处理后即可使用，后续加工简单，操作方便。

根据上述激光打印制备方法制得的过滤器一次成型，无需组装，大大地提高了过滤器的密封性。

本实施例中，所述粉末原材料采用不锈钢粉末原材料或铜合金粉末原材料或钛合金粉末原材料。

采用本激光打印制备方法制得的过滤器滤芯由多层纯金属材料组成，过滤过程中不产生杂质，不易堵塞滤孔，保证发动机的功率正常运行。采用本激光打印制备方法制得的过滤器的过滤层内部无金属网罩或支架，采用本激光打印制备方法制得的过滤器的过滤层外部无金属网罩。

本发明还保护利用上述所述激光打印制备方法制得的过滤器在发动机过滤系统中的应用。

本发明通过采用激光打印方法使得过滤器的结构不再受工艺条件的限制，可制得具有任意结构的过滤器，对具有复杂曲面、复杂孔隙的过滤器都可实现直接制造；由于采用激光打印方法制备，过滤器的过滤层数不再受限，可以将过滤层中的过滤孔设计成梯度孔，被污染的燃油首先接触过滤层内层，较大的污染物被较大的过滤孔拦截，较小的污染物被较小的过滤孔拦截，被拦截的污染物沿着过滤孔滑落至低端，以实现逐层过滤，过滤效果提高，避免出现过滤孔堵塞，大大延长滤芯的使用寿命；通过本制备方法制得的过滤器可以按实际要求任意设计，满足使用要求。

应当理解的是，本发明的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (9)

1.一种过滤器，其特征在于，通过金属3D激光打印设备根据过滤器截面轮廓数据，控制激光束选择性地熔化铺平的各层金属粉末，逐步堆叠而成；所述过滤器包括上金属端盖、过滤层和下金属端盖，所述过滤层为环闭结构，由支柱支撑；过滤层上设有过滤孔；所述上金属端盖置于过滤层一端，下金属端盖置于过滤层另一端，上金属端盖、过滤层和下金属端盖共同形成过滤器腔体，上金属端盖、过滤层和下金属端盖整体一次性成型。

2.根据权利要求1所述的过滤器，其特征在于，所述过滤器的成型精度控制在100μm以内。

3.根据权利要求1所述的过滤器，其特征在于，所述过滤层的过滤孔的最小孔径为50μm；所述过滤层的支柱的最小直径为80μm。

4.根据权利要求3所述的过滤器，其特征在于，所述过滤层设置多层，各过滤层中的过滤孔设置为梯度孔，即内层过滤层的过滤孔孔径比外层过滤层的过滤孔孔径大，过滤孔的孔径由里到外逐渐递减。

5.一种如权利要求1-4任意一项所述的过滤器的激光打印制备方法，其特征在于，具体包括以下步骤：

步骤A00：对过滤器进行参数化建模，得出过滤器的三维模型；

步骤B00：设定过滤器分成N个截面层进行打印，对过滤器的三维模型进行加支撑、切片，得到过滤器截面的轮廓数据，然后导入激光打印设备；

步骤C00：将粉末原材料加入粉料缸，准备打印；

步骤D00：将粉末原材料第n次铺平在打印区域内，激光打印设备根据第n层过滤器截面轮廓数据，控制激光束选择性地熔化打印区域内的金属粉末，使金属粉末粘贴在过滤器的成型面上；

步骤E00：判断n与N的大小，若n＜N，执行步骤F00，若n＝N，执行步骤G00；

步骤F00：执行步骤D00；

步骤G00：打印完毕，得到符合要求的具有任意结构的过滤器，该过滤器无需组装，一次成型；

其中，n≤N。

6.根据权利要求5所述的过滤器的激光打印制备方法，其特征在于，所述粉末原材料在加入粉料缸前需要经过过滤和烘干处理：将粉末原材料经过振动筛进行过滤，以滤除粉末原材料中的杂质；再将粉末原材料进行烘干处理，以降低粉末原材料的含氧量。

7.根据权利要求6所述的过滤器的激光打印制备方法，其特征在于，粉末原材料从激光打印设备进入打印区域通过供粉形式或喷粉形式实现；所述粉末原材料采用不锈钢粉末原材料或铜合金粉末原材料或钛合金粉末原材料。

8.根据权利要求5所述的过滤器的激光打印制备方法，其特征在于，利用所述激光打印制备方法制得的过滤器需要经过喷砂、抛光处理。

9.一种如权利要求1-4任意一项所述的过滤器在发动机过滤系统中的应用。