CN106370235B - 一种金属3d打印模具异型水路性能测试系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种金属3D打印模具异型水路性能测试系统，包括冷却水箱和水泵；所述水泵的进水端通过第一送水管道连接至冷却水箱，水泵的出水端通过第二送水管道连接至金属3D打印模具内的异型水路的进水口，异型水路的出水口通过回水管道连接至冷却水箱；所述金属3D打印模具异型水路性能测试系统，还包括检测异型水路的进水端压力的进水压力表、检测异型水路的出水端压力的出水压力表以及检测异型水路流量的流量表。该金属3D打印模具异型水路性能测试系统，可获得打印后模具冷却性能的定量数据，作为判定模具是否合格的依据，从而为模具的性能检测提供了一种方式，使得模具的验收标准成为可能。

Description

一种金属3D打印模具异型水路性能测试系统
技术领域
本发明涉及金属3D打印模具技术领域，具体是一种金属3D打印模具异型水路性能测试系统。
背景技术
金属3D打印模具是一种采用金属3D打印技术直接制造模具的一种新型模具直接制造方法。与传统的模具制造技术，如数控加工、电火花、线切割等相比，金属3D打印技术具有如下特点：第一，金属3D打印可制造的结构复杂度远大于传统加工技术，不仅能够加工出复杂的外部轮廓，也可以加工出传统加工方法完全无法实现的复杂内部通道，如用于模具的异型水路；第二，金属3D打印制造的模具性能已经能够与传统模具的性能相媲美，如模具硬度，通过热处理，金属3D打印模具的硬度可以达到HRC48～54以上，甚至更高，且模具的致密度好，不会发生渗水现象。
近几年，由于激光选区熔化金属3D打印技术的快速发展，金属3D打印随形冷却模具已经开始走向真正的工业应用，并获得越来越多的关注。随形冷却模具是指模具内的冷却水道根据产品轮廓而设计的异型水路模具。与传统的直线型水路模具相比，随形冷却模具具有冷却均匀、产品翘曲变形小，且可以有效消除冷却热点，有效减小冷却时间，提高生产效率。因此，随形冷却模具技术正得到越来与广泛的应用。
尽管金属3D打印的工业化应用已经逐渐成熟，但用于随形冷却模具的制造仍然存在若干技术问题。其中，打印模具的异型水路冷却效果检测或出厂验收标准即是其中重要的问题。与传统的直线型水路模具制造过程不同，随形冷却模具由于模具水路的复杂性，冷却水路的冷却效果的不确定性也大大增加。随形冷却模具的冷却水路的冷却效果主要与以下因素有关：冷却水路内表面的表面光洁度，表面光洁度会影响冷却水的流动阻力，表面越粗糙则冷却水与模具的实际接触面积越大，有利于提高冷却效果；但过于粗糙则会导致阻力很大，从而影响冷却水的流量，从而可能会导致冷却效果变差。因此，究竟达到什么样的冷却效果才算作合格是金属3D打印随形冷却模具必须要解决的问题，也同时关系到模具的验收标准问题，现有技术中，尚无能够检测随形冷却模具异型冷却水路的冷却效果的检测系统。
发明内容
本发明的目的在于提供一种金属3D打印模具异型水路性能测试系统，能够获得打印后模具冷却性能的定量数据，可作为模具出厂报告与冷却效果测试结果提供给用户，有利于促进模具验收的顺利进行。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种金属3D打印模具异型水路性能测试系统，包括冷却水箱和水泵；所述水泵的进水端通过第一送水管道连接至冷却水箱，水泵的出水端通过第二送水管道连接至金属3D打印模具内的异型水路的进水口，异型水路的出水口通过回水管道连接至冷却水箱；所述金属3D打印模具异型水路性能测试系统，还包括检测异型水路的进水端压力的进水压力表、检测异型水路的出水端压力的出水压力表以及检测异型水路流量的流量表。
作为本发明进一步的方案：所述进水压力表设置在第二送水管道上。
作为本发明再进一步的方案：所述出水压力表设置在回水管道上。
作为本发明再进一步的方案：所述流量表设置在第二送水管道上。
作为本发明再进一步的方案：还包括测温探头和多路温度巡检仪，所述测温探头设置在金属3D打印模具的测温点处，测温探头通过数据线与多路温度巡检仪相连。
作为本发明再进一步的方案：所述测温探头共有多个，且分别设置在金属3D打印模具的各个测温点处。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、该金属3D打印模具异型水路性能测试系统，可获得打印后模具冷却性能的定量数据，作为判定模具是否合格的依据，从而为模具的性能检测提供了一种方式，也为解决模具生产商和用户之间可能产生的纠纷提供了解决的方式，使得模具的验收标准成为可能；
2、该金属3D打印模具异型水路性能测试系统，结构简单，操作方便，具有广阔的市场前景。
附图说明
图1为金属3D打印模具异型水路性能测试系统的结构示意图。
图中：1-冷却水箱、2-水泵、3-进水压力表、4-流量表、5-金属3D打印模具、6-异型水路、7-测温探头、8-多路温度巡检仪、9-出水压力表。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明的技术方案作进一步详细地说明。
请参阅图1，一种金属3D打印模具异型水路性能测试系统，包括冷却水箱1和水泵2；所述水泵2的进水端通过第一送水管道连接至冷却水箱1，水泵2的出水端通过第二送水管道连接至金属3D打印模具5内的异型水路6的进水口，异型水路6的出水口通过回水管道连接至冷却水箱1，冷却水箱1内的冷却水在水泵2的作用下，依次经过第一送水管道和第二送水管道，送入金属3D打印模具5内的异型水路6内，冷却水流经异型水路6后，通过异型水路6的出水口流入回水管道，进而返回至冷却水箱1内，从而形成循环回路；所述第二送水管道上设置有进水压力表3，进水压力表3用于检测第二送水管道内的水压，由于第二送水管道的水压与异型水路6的进水口的水压相同，进而就能够获取异型水路6的进水口的水压；所述回水管道上设置有出水压力表9，出水压力表9用于检测回水管道内的水压，由于回水管道的水压与异型水路6的出水口的水压相同，进而就能够获取异型水路6的出水口的水压，通过计算异型水路6的进水口水压与出水口水压之间的差值，就能够获得冷却水流经异型水路6后的压力降Δp；所述第二送水管道上还设置有流量表4，流量表4用于获取第二送水管道内冷却水的流量，由于整个冷却水循环回路的流量相同，因此第二送水管道内冷却水的流量与异型水路6内冷却水的流量相同，从而通过流量表4就能够获取异型水路6的流量数据；
所述金属3D打印模具异型水路性能测试系统，还包括测温探头7和多路温度巡检仪8，所述测温探头7共有多个，且分别设置在金属3D打印模具5的各个测温点处，测温探头7通过数据线与多路温度巡检仪8相连，测温探头7用于监测金属3D打印模具5的温度数据，并将获取的温度数据发送给多路温度巡检仪8，通过多路温度巡检仪8能够获知金属3D打印模具5在冷却过程中的温度变化，作为验收的依据。
本发明的工作原理是：所述金属3D打印模具异型水路性能测试系统，冷却水箱1内的冷却水在水泵2的作用下，依次经过第一送水管道和第二送水管道，送入金属3D打印模具5内的异型水路6内，冷却水流经异型水路6后，通过异型水路6的出水口流入回水管道，进而返回至冷却水箱1内，从而形成循环回路，进水压力表3用于检测第二送水管道内的水压，由于第二送水管道的水压与异型水路6的进水口的水压相同，进而就能够获取异型水路6的进水口的水压，出水压力表9用于检测回水管道内的水压，由于回水管道的水压与异型水路6的出水口的水压相同，进而就能够获取异型水路6的出水口的水压，通过计算异型水路6的进水口水压与出水口水压之间的差值，就能够获得冷却水流经异型水路6后的压力降Δp。流量表4用于获取第二送水管道内冷却水的流量，由于整个冷却水循环回路的流量相同，因此第二送水管道内冷却水的流量与异型水路6内冷却水的流量相同，从而通过流量表4就能够获取异型水路6的流量数据Q。根据以上数据可以得到Δp～Q之间的变化曲线。根据所得到的流量值Q，设异型水路6的直径为d，即可计算出冷却水在异型水路6中的流速：v＝4Q/πd2。再由冷却水的密度ρ、冷却水的粘度η，则可计算出冷却水在异型水路内的雷诺数：Re＝ρvd/η，根据紊流状态的判定依据，若Re>2000，则可认为异型水路内的冷却水达到了紊流状态，则可以达到预设的冷却效果；若Re＜2000，则达不到冷却效果，即达不到验收条件。
实施范例：
某金属3D打印模具，其异型水路直径为3mm，总长度为1m，经过测试，当压力降为0.1MPa时，测试的流量为0.127L/min,则可计算得到异型水路内的流速为0.3m/s，则雷诺数为1000左右，无法达到紊流条件。当压力降为0.2MPa时，测试的流速为0.42L/min，则计算得到异型水路内的流速为1m/s，则雷诺数为3300左右，达到了紊流条件。因此，当入口压力高于0.2MPa时，异型水路的冷却性能可以达到要求。
所述金属3D打印模具异型水路性能测试系统，可获得打印后模具冷却性能的定量数据，作为判定模具是否合格的依据，从而为模具的性能检测提供了一种方式，也为解决模具生产商和用户之间可能产生的纠纷提供了解决的方式，使得模具的验收标准成为可能；所述金属3D打印模具异型水路性能测试系统，结构简单，操作方便，具有广阔的市场前景。
上面对本发明的较佳实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域的普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。

Claims (5)

1.一种金属3D打印模具异型水路性能测试系统，其特征在于，包括冷却水箱(1)和水泵(2)；所述水泵(2)的进水端通过第一送水管道连接至冷却水箱(1)，水泵(2)的出水端通过第二送水管道连接至金属3D打印模具(5)内的异型水路(6)的进水口，异型水路(6)的出水口通过回水管道连接至冷却水箱(1)；所述金属3D打印模具异型水路性能测试系统，还包括检测异型水路(6)的进水端压力的进水压力表(3)、检测异型水路(6)的出水端压力的出水压力表(9)以及检测异型水路(6)流量的流量表(4)；还包括测温探头(7)和多路温度巡检仪(8)，所述测温探头(7)设置在金属3D打印模具(5)的测温点处，测温探头(7)通过数据线与多路温度巡检仪(8)相连。
2.根据权利要求1所述的金属3D打印模具异型水路性能测试系统，其特征在于，所述进水压力表(3)设置在第二送水管道上。
3.根据权利要求2所述的金属3D打印模具异型水路性能测试系统，其特征在于，所述出水压力表(9)设置在回水管道上。
4.根据权利要求3所述的金属3D打印模具异型水路性能测试系统，其特征在于，所述流量表(4)设置在第二送水管道上。
5.根据权利要求1所述的金属3D打印模具异型水路性能测试系统，其特征在于，所述测温探头(7)共有多个，且分别设置在金属3D打印模具(5)的各个测温点处。
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