CN110802231A - 一种在机械压力校形中改善3d打印组织致密性的方法 - Google Patents

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Abstract

一种在机械压力校形中改善3D打印组织致密性的方法，采用机械压力校形工艺取代3D打印后的等静压工艺，对3D打印形成的金属制件进行处理，在形状校正的同时，改善3D打印组织的致密性，作为最佳实施方式，所述3D打印形成的金属制件为破碎机复合齿板(1)，在操作时，将3D打印后加热到校形温度的破碎机复合齿板(1)放在所述下模(3)中，通过加压设备带动上垫板(5)和上模(6)与下模(3)合模，对破碎机复合齿板(1)施压和保压，使破碎机复合齿板(1)在组织致密的同时，形状也得到校正，起到提高3D打印复合齿板的机械性能和制造精度的双重作用。

Description

一种在机械压力校形中改善3D打印组织致密性的方法
技术领域
本发明涉及金属复合材料耐磨件的3D打印智能制造技术领域，特别是涉及一种在机械压力校形中改善3D打印组织致密性的方法。
背景技术
颚式破碎机在建筑、土木工程、冶金等行业应用较广，颚式破碎机的齿板是工作时最主要的受力部件，齿板的形状为一个具有一定弧度的矩形板，一面设有齿，另一面设有加强筋，工作时，活动齿板的齿板和固定齿板的齿板齿峰对齿谷，对位于其间的物料起破碎作用。目前本领域常用的齿板制作技术包括一体铸造技术和复合铸造技术，前者使用单一材质的耐磨铸铁进行齿板的重力铸造或低压铸造，这样的整铸齿板由于整体材料追求高硬度，忽略韧性要求，比较容易折断，后者是在具有一定韧性的基体支撑材料上镶铸耐磨材料作为工作层的一种技术，该技术由于没有脱离铸造的基本操作，虽然复合材料性能得到了优化，但工艺操作仍然是很复杂的，尤其是表面耐磨合金层的镶铸条件尤其难以控制。
金属3D打印制造和修复技术的发展为复合材料耐磨齿板的制作提供了便利条件，由于3D打印不用制造模具，可以直接在支撑基板材料表面采用层层铺粉、选择性熔融或烧结的方式来生长所需要的耐磨齿形状，因此是一种非常快捷的复合齿板制造方法，然而，这种方法也不是完全没有缺点，由于金属3D打印是通过对每层所铺的松散粉末的烧结或熔融来成形实体零件，通过金属3D打印的方式所生长的齿板耐磨层往往在致密度和形状精度上没有铸造方式得到的产品指标优良，目前，3D打印后的等静压处理是弥补3D打印致密度和形状精度不足的一种后处理方式，但等静压对设备和介质要求是非常高的。
发明内容
为了解决上述存在的问题，本发明提供一种在机械压力校形中改善3D打印组织致密性的方法，针对3D打印的破碎机复合齿板，利用机械压力处理来取代现有技术中的等静压处理，起到提高3D打印复合齿板的致密度和形状校正双重效果。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的。
一种在机械压力校形中改善3D打印组织致密性的方法，采用机械压力校形工艺取代3D打印后的等静压工艺，对3D打印形成的金属制件进行处理，在形状校正的同时，改善3D打印组织的致密性。
如上所述的在机械压力校形中改善3D打印组织致密性的方法，所述3D打印形成的金属制件为破碎机复合齿板。
如上所述的在机械压力校形中改善3D打印组织致密性的方法，3D打印形成破碎机复合齿板采用以下二种方式之一：采用第一金属粉末材料打印支撑基体，采用第二金属粉末材料或者金属陶瓷复合粉末材料打印耐磨层；或者，采用第一金属预制件作为支撑基体，采用第二金属粉末材料或者金属陶瓷复合粉末材料打印耐磨层。
如上所述的在机械压力校形中改善3D打印组织致密性的方法，3D打印的方式为激光选区熔融或者激光选区烧结。
如上所述的在机械压力校形中改善3D打印组织致密性的方法，所述破碎机复合齿板为上部为弧形的矩形板，上部有齿，底部有加强筋，对所述破碎机复合齿板进行所述机械压力校形时采用的压力校形模具包括下模和上模，所述下模与破碎机复合齿板的下部及四周外形相匹配，所述上模与破碎机复合齿板的上部外形相匹配，所述下模固定安装在下垫板上，下垫板和下模中穿有下顶杆，所述上模固定安装在上垫板上，在上模从上至下依次安装有盖板、弹簧和上顶杆，将3D打印后加热到校形温度的破碎机复合齿板放在所述下模中，通过加压设备带动上垫板和上模与下模合模，对破碎机复合齿板施压和保压，使破碎机复合齿板在组织致密的同时，形状也得到校正。
如上所述的在机械压力校形中改善3D打印组织致密性的方法，所述上顶杆沿所述破碎机复合齿板上部弧形设置3列，破碎机复合齿板的弧形的中间设置1列，两侧各设置1列，每列设置上顶杆的个数等于破碎机复合齿板的齿峰个数。
如上所述的在机械压力校形中改善3D打印组织致密性的方法，所述下模的模腔上部设置有倒角。
如上所述的在机械压力校形中改善3D打印组织致密性的方法，所述下顶杆设置在破碎机复合齿板下部的两端或加强筋上，下顶杆的顶出距离大于下模模腔底部到顶部的距离。
本发明的有益效果在于：
本发明的在机械压力校形中改善3D打印组织致密性的方法，可以改善破碎机复合齿板3D打印件内部组织的致密性，改善3D打印复合齿板中基体材料和耐磨层的性能，有效提高齿板的抗磨能力和使用寿命，同时也对3D打印复合齿板的形状进行了校正，确保了制造精度，同时，采用专用压力校形模具进行上述操作，功能易于实现，压力行程易于控制，通过设置上顶杆解决脱模时齿板的齿不易脱模的现象，通过在下模模腔上部设置倒角以便于上模与下模之间的配合，操作简单可靠。
附图说明
通过阅读下文优选实施方式的详细描述，本申请的方案和优点对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。在附图中：
图1为破碎机复合齿板的立体结构示意图。
图2为破碎机复合齿板的俯视图。
图3为图2中A-A剖视图。
图4为图2中B-B剖视图。
图5为本发明实施例对3D打印破碎机复合齿板校形时所采用的一种压力校形模具的结构示意图。
图6为图5中C-C剖视图。
图7为图5中未合模的状态示意图。
图8为图5中D部放大示意图。
图中各附图标记所代表的组件为：
破碎机复合齿板1，下垫板2，下模3，下顶杆4，上垫板5，上模6，通气孔7，盖板8，上顶杆9，弹簧10。
具体实施方式
下面将结合附图更详细地描述本公开的示例性实施方式。需要说明，提供这些实施方式是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员，可以以各种形式实现本公开，而不应被这里阐述的实施方式所限制。
参见图1～图4，图1～图4为本发明实施例的3D打印破碎机复合齿板的结构示意图。如图所示，3D打印破碎机复合齿板的形状为一个具有一定弧度的矩形板，一面设有齿，另一面设有加强筋，工作时，活动齿板和固定齿板齿峰对齿谷，对位于其间的物料起破碎作用，这种结构不仅对处于其间的物料有挤压作用，还可以使物料发生弯曲，更易于破碎。
本实施例中所针对的3D打印破碎机复合齿板是指在基体支撑材料表面通过激光选区烧结(SLS)方式制作了耐磨复合层的复合齿板，其中上述“齿峰”、“齿谷”的形状是通过激光选区烧结(SLS)方式获得的，采用激光选区烧结(SLS)打印3D形状已经属于成熟技术，这里不再赘述。
本实施例介绍的在机械压力校形中改善3D打印组织致密性的方法，针对上述3D打印破碎机复合齿板，采用机械压力校形工艺取代3D打印后的等静压工艺，在形状校正的同时，改善3D打印组织的致密性。
参见图5～图8，图5～图8为执行上述方法所采用的一种3D打印破碎机复合齿板的压力校形模具的结构示意图。如图所示，3D打印破碎机复合齿板的压力校形模具包括下模3和上模6，所述破碎机复合齿板1为上部为弧形的矩形板，上部有齿，底部有加强筋，所述下模3与破碎机复合齿板1的下部及四周外形相匹配，所述上模6与破碎机复合齿板1的上部外形相匹配，所述下模3固定安装在下垫板2上，下垫板2和下模3中穿有下顶杆4，所述上模6固定安装在上垫板5上，在上模6从上至下依次安装有盖板8、弹簧10和上顶杆9。
具体校形过程中，在上模6与下模3为合模时，将加热到校形温度(低于1150℃)的破碎机复合齿板1放在下模3中，通过加压设备带动上垫板5和上模6与下模3合模，通过对压力机行程的设定或者压力传感器确定加压阈值(也可以在上模6与下模3接触边缘设置行程限位块)，对破碎机复合齿板1施压和保压，使破碎机复合齿板1在组织致密的同时，形状也得到校正。
本实施例所采用的压力校形模具，上顶杆9沿所述破碎机复合齿板1上部弧形设置3列，破碎机复合齿板1的弧形的中间设置1列，两侧各设置1列，每列设置上顶杆9的个数等于破碎机复合齿板1的齿峰个数。
本实施例所采用的压力校形模具，盖板8通过螺栓与上模6紧固连接，下模3的模腔上部设置有倒角，设置倒角可以使得上模6更方便地与下模3合模。
本实施例所采用的压力校形模具，破碎机复合齿板1的弧形中间列的上顶杆9的长度短于两侧列的上顶杆8，在上模6和下模3合模后，3列上顶杆9的下端与破碎机复合齿板1上部的弧形相匹配；在合模时，上顶杆9被破碎机复合齿板1顶起，弹簧10被压缩，当上顶杆9的上端部与盖板8顶靠时，上顶杆9的下部与上模6的模腔相持平，待到开模时，上模6在加压设备的带动下上行，此时，上顶杆9在弹簧10的作用下下顶从而将破碎机复合齿板1的齿从上模6的模腔中顶出。
本实施例所采用的压力校形模具，下顶杆4设置在破碎机复合齿板1下部的两端或加强筋上，下顶杆4的顶出距离大于下模3模腔底部到顶部的距离；下顶杆用于在开模后，使用加压设备的下顶出功能将下顶杆4向上顶起，从而将破碎机复合齿板1从下模3的模腔中顶出直至破碎机复合齿板1的下平面高于下模3的上平面后，使用工具将破碎机复合齿板1从模具上取出。
另外，作为一种进一步的保障，而非限制，本实施例所采用的压力校形模具还可以选择在上模6上设置通气孔7，通气孔7一方面可以防止破碎机复合齿板1与模具气滞粘连，另一方面也为任何可能产生的气体提供排出通道，这是因为在执行一些激光选区烧结(SLS)方式时，可能会用到化学粘结剂(例如使用金属陶瓷复合材料粉末时)，虽然激光加工的高温足以分解大部分化学粘结剂，但也不排除残留到校形工步的可能。较佳的，通气孔7在模腔内设置在与破碎机复合齿板1的齿峰相对应的位置，在每条齿峰设置两个通气孔7，设置在每条齿峰的两端。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (8)

1.一种在机械压力校形中改善3D打印组织致密性的方法，其特征在于，采用机械压力校形工艺取代3D打印后的等静压工艺，对3D打印形成的金属制件进行处理，在形状校正的同时，改善3D打印组织的致密性。
2.根据权利要求1所述的一种在机械压力校形中改善3D打印组织致密性的方法，其特征在于，所述3D打印形成的金属制件为破碎机复合齿板(1)。
3.根据权利要求2所述的一种在机械压力校形中改善3D打印组织致密性的方法，其特征在于，3D打印形成破碎机复合齿板(1)采用以下二种方式之一：采用第一金属粉末材料打印支撑基体，采用第二金属粉末材料或者金属陶瓷复合粉末材料打印耐磨层；或者，采用第一金属预制件作为支撑基体，采用第二金属粉末材料或者金属陶瓷复合粉末材料打印耐磨层。
4.根据权利要求3所述的一种在机械压力校形中改善3D打印组织致密性的方法，其特征在于，3D打印的方式为激光选区熔融(SLM)或者激光选区烧结(SLS)。
5.根据权利要求1-4任一项所述的一种在机械压力校形中改善3D打印组织致密性的方法，其特征在于，所述破碎机复合齿板(1)为上部为弧形的矩形板，上部有齿，底部有加强筋，对所述破碎机复合齿板(1)进行所述机械压力校形时采用的压力校形模具包括下模(3)和上模(6)，所述下模(3)与破碎机复合齿板(1)的下部及四周外形相匹配，所述上模(6)与破碎机复合齿板(1)的上部外形相匹配，所述下模(3)固定安装在下垫板(2)上，下垫板(2)和下模(3)中穿有下顶杆(4)，所述上模(6)固定安装在上垫板(5)上，在上模(6)从上至下依次安装有盖板(8)、弹簧(10)和上顶杆(9)，将3D打印后加热到校形温度的破碎机复合齿板(1)放在所述下模(3)中，通过加压设备带动上垫板(5)和上模(6)与下模(3)合模，对破碎机复合齿板(1)施压和保压，使破碎机复合齿板(1)在组织致密的同时，形状也得到校正。
6.根据权利要求5所述的一种在机械压力校形中改善3D打印组织致密性的方法，其特征在于，所述上顶杆(9)沿所述破碎机复合齿板(1)上部弧形设置3列，破碎机复合齿板(1)的弧形的中间设置1列，两侧各设置1列，每列设置上顶杆(9)的个数等于破碎机复合齿板(1)的齿峰个数。
7.根据权利要求5所述的一种在机械压力校形中改善3D打印组织致密性的方法，其特征在于，所述下模(3)的模腔上部设置有倒角。
8.根据权利要求5所述的一种在机械压力校形中改善3D打印组织致密性的方法，其特征在于，所述下顶杆(4)设置在破碎机复合齿板(1)下部的两端或加强筋上，下顶杆(4)的顶出距离大于下模(3)模腔底部到顶部的距离。
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