CN111633207B - 一种散热装置及其应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种散热装置及其应用，涉及增材制造技术领域，以解决打印金属器件变形，鼓包的问题。所述散热装置，包括：导热结构，开设在所述导热结构上的至少一个第一导热孔，以及筒形导热结构。所述导热结构与筒形导热结构固定连接，所述导热结构环绕筒形导热结构呈环形分布。所述散热装置在增材制造中的应用包括上述技术方案所提的散热装置。本发明提供的散热装置用于在增材制造过程中设置于金属器件底部以对打印过程中的金属器件进行散热和支撑。

Description

一种散热装置及其应用

技术领域

本发明涉及增材制造技术领域，尤其涉及一种散热装置及其应用。

背景技术

激光选区熔化SLM(Selective Laser Melting)增材制造技术是以金属粉末为原材料，根据成型件三维CAD模型的分层切片信息，扫描系统控制激光束作用于待成型区域内的金属粉末，使粉末熔化，经冷却后成型，扫描完一层，工作台下降一定高度，再铺一层粉，在熔化，就这样反复累积，直到完成整个金属器件的成型。激光选区熔化金属3D打印能够直接制造金属器件，具有突出的优点。

在使用激光选区熔化增材制造技术打印金属器件过程中，因金属本身激光吸收率较低，激光选区熔化过程中大量激光热量散失在周边粉末及已成形部分，导致金属易发生鼓包变形，进而导致金属材质制件无法通过激光选区熔化技术进行成形。

发明内容

本发明的目的在于提供一种散热装置，用于在增材制造过程中设置于金属器件底部以对金属器件进行散热。

为了实现上述目的，本发明提供一种散热装置，用于在增材制造过程中设置于金属器件底部以对金属器件进行散热，包括：

导热结构；

开设在所述导热结构上的至少一个第一导热孔；

以及筒形导热结构；

所述导热结构与筒形导热结构固定连接，所述导热结构环绕筒形导热结构呈环形分布。

与现有技术相比，本发明提供的散热装置中，设计有导热结构、开设在导热结构上的至少一个第一导热孔，以及筒形导热结构。导热结构、筒形导热结构均与金属器件相连接，用于增加热量的导出和对打印中的金属器件的支撑作用。而开设在导热结构上的至少一个第一导热孔可以将散热装置中的热量导出给周边的金属粉末，达到散热的效果。同时，在金属器件成形后，散热装置内部的金属粉末快速的通过第一导热孔导出，使得第一导热孔还具有出粉的功能。由此可见，本发明的散热装置可以将增材制造过程中的激光热量有效导出，大幅度减少金属器件鼓包的情况发生，提高成形效率。

本发明还提供一种散热装置在增材制造中的应用。

与现有技术相比，本发明提供的一种散热装置在增材制造中的应用的有益效果与上述技术方案所述散热装置的有益效果相同，此处不做赘述。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本申请实施例中的散热装置的结构示意图一；

图2为本申请实施例中的散热装置的结构示意图二；

图3为本申请实施例中的散热装置的结构示意图三；

图4为本申请实施例中的切割工艺基准槽的结构示意图；

图5为本申请实施例中的散热装置的参数示意图；

附图标记：

1-金属器件， 2-第一导热孔；

3-第一顶部导热片， 4-第二顶部导热片；

5-顶部导热片， 6-第一中部导热片；

7-第二中部导热片， 8-中部导热片；

9-底部导热片， 10-筒形导热结构；

11-第二导热孔， 12-线切割工艺基准槽；

13-锥形结构。

具体实施方式

为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。“若干”的含义是一个或一个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在增材制造过程中，因金属本身激光吸收率较低，激光选区熔化过程中大量激光热量散失在周边粉末及已成形部分。导致金属易发生鼓包变形，进而导致金属材质制件无法通过激光选区熔化技术进行成形。本发明的散热装置对金属制件提出一种散热结构。该结构通过设计导热结构和筒形导热结构增加热量的导出，并可对金属器件起到支撑作用。本发明的散热装置还设计线切割工艺基准槽，后续通过线切割即可将散热结构去除，大大提升金属产品的增材制造成品率，减轻产品成形鼓包情况的发生，提升产品冶金质量。

本发明实施例中的金属器件底部不能侠义的理解为仅仅是某一个金属器件下表面，比如瓶底。也可以理解为金属器件的悬空部位的底部，或者是其他需要支撑的金属器件的部位。

如图1～5所示，本发明实施例提供的散热装置包括：导热结构以及筒形导热结构10。导热结构与筒形导热结构10固定连接，且导热结构环绕筒形导热结构10呈环形分布。

如图1～5所示，上述导热结构与筒形导热结构10固定在一起，并且上述导热结构是环绕筒形导热结构10设置的。由导热结构和筒形导热结构10固定连接构架了上述散热装置的基本骨架，所以，上述导热结构和筒形导热结构10均具有支撑兼散热的作用。

在激光选区熔化的增材制造技术中，首先在基板上打印上述散热装置，在散热装置成形后紧接打印金属器件1，使得散热装置的顶部与金属器件1的底部相连接。在打印过程中，导热结构，筒形导热结构10将大量激光热向下传导至基座上。同时，在对金属器件打印时，通过导热结构，筒形导热结构10的固定连接可以起到支撑的作用。由上可知，本发明实施例的散热装置中的导热结构以及筒形导热结构10的设置，具有在激光选区熔化的增材制造技术中将激光热量导出，防止金属器件1变形的作用。大幅度减少金属器件鼓包的情况发生，避免经常性开箱对金属器件鼓包部位的处置，提升金属器件的增材制造成品率。可以规避开箱操作对金属器件冶金质量产生的未熔合、夹杂、裂纹等缺陷。同时可以对打印的金属器件起到支撑的作用。

作为一种可能的实现方式，如图1～5所示，本发明实施例提供的散热装置还包括至少一个第一导热孔2。至少一个第一导热孔2沿筒形导热结构10的径向方向呈辐射状均匀开设在导热结构上。这里的至少一个第一导热孔2可以为椭圆形，也可以为圆形等其他形状，在这里不做限定。该至少一个第一导热孔2可以在金属器件1成形过程中将大量激光热量向周围的金属粉末导出，具有导热的作用。在金属器件1成形后，升高基板，使金属粉末从至少一个第一导热孔2中流出，必要时，可以使用气枪等类似装置吹出残留的金属粉末。由上可见，至少一个第一导热孔2还具有出粉的作用。

在一种可选方式中，如图1～5所示，筒形导热结构10开设有沿筒形导热结构10轴向方向均匀分布的至少一个第二导热孔11，至少一个第二导热孔11沿筒形导热结构10的轴向每间隔L2均匀分布在所述筒形导热结构10上，L2为5mm～20mm。第二导热孔11可以为椭圆形。当第二导热孔11为椭圆形时，每个第二导热孔11的沿筒形导热结构10的轴向方向的高度为5mm～20mm，宽度为0.5mm～3mm。该至少一个第二导热孔11的设置与上述第一导热孔2的作用相同，在增材制造过程中，具有将激光热导出给周围金属粉末的作用。在金属器件1打印成形后，具有出粉的作用。为了保证筒形导热结构10的支撑效果，每间隔L2均匀分布在所述筒形导热结构10上，L2为5mm～20mm。如果在筒形导热结构10中设置的第二导热孔11过多，会造成筒形导热结构10的刚性不足，不足以起到支撑的作用。如果第二导热孔11设置过少，则不能保证散热的效果。

在一种示例中，金属器件1是具有空腔的金属器件1。该金属器件1的开口结构设计在与散热装置连接的金属器件1的底部时，在金属器件1打印成形后，基板升高，金属器件1中的金属粉末从金属器件1的开口结构处流入散热装置的筒形导热结构10和导热结构中，和散热装置的筒形导热结构10和导热结构中的金属粉末一起从导热结构的至少一个第一导热孔2、筒形导热结构10的至少一个第二导热孔11流出。此时，导热结构的至少一个第一导热孔2、筒形导热结构10的至少一个第二导热孔11对金属器件1和散热装置具有出粉作用。

在另一种示例中，金属器件1是具有空腔的金属器件1，该金属器件1的开口结构没有设于与散热装置连接的金属器件1的底部时，在金属器件1打印成形后，基板升高，金属器件1中的金属粉末从金属器件1的开口结构处流出，散热装置中的金属粉末从导热结构的至少一个第一导热孔2、筒形导热结构10的至少一个第二导热孔11流出。此时，导热结构的至少一个第一导热孔2、筒形导热结构10的至少一个第二导热孔11仅对散热装置具有出粉作用。

在又一种示例中，金属器件1是不具有空腔的金属器件1时，在金属器件1打印成形后，基座升高，散热装置中的金属粉末通过导热结构的至少一个第一导热孔2、筒形导热结构10的至少一个第二导热孔11流出。此时，导热结构的至少一个第一导热孔2、筒形导热结构10的至少一个第二导热孔11仅对散热装置具有出粉作用。

在一种可选方式中，如图1～5所示，筒形导热结构10的顶部为锥形结构13，该锥形结构13用于与金属器件1的底部相连接。锥形结构13的设计可以增加筒形导热结构10的刚度，提升力学稳定性，使得更好支撑金属器件1。筒形导热结构10的内径为2mm～10mm，厚度为1mm～3mm。筒形导热结构10内径和厚度的配合设置，保证了导热效果的同时，也提升了筒形导热结构10的稳定支撑作用。

在一种可选方式中，如图1～5所示，上述导热结构包括沿着筒形导热结构10的高度降低方向设置的一级导热片、二级导热片、三级导热片。一级导热片的顶端与金属器件1的底端固定在一起，二级导热片的顶端与一级导热片的底端固定在一起，三级导热片的顶端与二级导热片的底端固定在一起。这里的一级导热片、二级导热片和三级导热片可以是围绕筒形导热结构10设置的环形导热片，也可以是非环状的其他形状。此时，第一导热孔2沿着筒形导热结构10的径向方向平均分布在一级导热片、二级导热片和三级导热片上的。第一导热孔2的大小根据一级导热片、二级导热片和三级导热片的大小而改变。每个第一导热孔2的方向相同。导热孔的均匀排布可以避免热量过于集中，同时可以保证一级导热片、二级导热片和三级导热片的刚度，使得更好支撑金属器件1。本发明实施例中的第一导热孔2可以为椭圆形，当第一导热孔2为椭圆形时，第一导热孔2的长轴尺寸3mm～6mm，短轴尺寸0.5mm～3mm。

在一种可选方式中，如图1～5所示，一级导热片包括环绕设在筒形导热结构10上的至少一个顶部支架以及与筒形导热结构10相连接的至少一个顶部导热片5，至少一个顶部支架以及与筒形导热结构10相连接的至少一个顶部导热片5套在一起，每个顶部支架的顶端和每个顶部导热片5的顶端用于与金属器件1的底部固定连接。

具体实施时，在筒形导热结构10周围呈放射性分布环绕有多个“V”形的至少一个顶部支架。至少一个顶部支架的顶端与金属器件1的底部固定连接。至少一个顶部导热片5的顶端与金属器件1的底部固定连接，至少一个顶部导热片5的底端与与筒形导热结构10固定连接。

在一种可选方式中，如图1～5所示，每个顶部支架包括第一顶部导热片3和第二顶部导热片4，第一顶部导热片3和第二顶部导热片4的底端固定在一起。

具体实施时，每个顶部支架包括的第一顶部导热片3的底端和第二顶部导热片4的底端固定在一起使得每个顶部支架呈“V”形，起到了支撑兼散热的作用。通过至少一个“V”形顶部支架的设置，可以增加整个散热装置的力学稳定性，提升散热装置的支撑作用。

鉴于增加散热装置支撑作用的角度，如图1～5所示，每个第一顶部导热片3、每个第二顶部导热片4和顶部导热片5与水平方向夹角α为40°～70°。这里的水平方向是指筒形导热结构10的径向方向。每个顶部支架包括的第一顶部导热片3的顶端和第二顶部导热片4的顶端之间的距离L1为4mm～6mm。每个顶部支架的第二顶部导热片4的顶端与相邻的顶部支架的第一顶部导热片3的顶端之间的距离L1为4mm～6mm。每个顶部导热片5与相邻的顶部支架的第二顶部导热片4的顶端之间的距离L1为4mm～6mm。每个第一顶部导热片3的厚度、每个第二顶部导热片4的厚度和每个顶部导热片5的厚度为1mm～3mm。通过顶部支架之间的距离、每个顶部支架包括的第一顶部导热片3的顶端和第二顶部导热片4的顶端之间的距离、每个顶部导热片5与相邻的顶部支架的第二顶部导热片4的顶端之间的距离以及每个第一顶部导热片3、每个第二顶部导热片4和顶部导热片5与水平方向夹角之间相配合，保证散热装置的稳定，提高了散热装置的支撑作用。通过每个第一顶部导热片3的厚度、每个第二顶部导热片4的厚度、每个顶部导热片5的厚度的设置，保证了散热装置的导热性能，提高散热装置的导热效果。

在一种可选方式中，如图1～5所示，二级导热片包括径向尺寸不同的多组中部支架和与筒形导热结构10连接的至少一个中部导热片8。多组中部支架以及与筒形导热结构10连接的至少一个中部导热片8套在一起。每组中部支架包括固定在一起的第一中部导热片6和第二中部导热片7。

每组中部支架包括的第一中部导热片6的顶端与相应顶部支架的底端固定在一起。由于顶部支架包括有第一顶部导热片3和第二顶部导热片4，所以上述内容也可以理解为每组中部支架包括的第一中部导热片6的顶端与相应顶部支架的第一顶部导热片3的底端和第二顶部导热片4的底端固定在一起。每组中部支架包括的第二中部导热片7与相邻组中部支架的第一中部导热片6或与相邻的中部导热片8固定在一起。当中部支架与中部导热片8相邻时，中部支架的第二中部导热片7与中部导热片8固定在一起。

每个中部导热片8的顶端与相应顶部支架的底端固定在一起；每个中部导热片8的底端与筒形导热结构10固定在一起。由于顶部支架包括有第一顶部导热片3和第二顶部导热片4，所以上述内容也可以理解为每个中部导热片8的顶端与相应顶部支架的第一顶部导热片3的底端和第二顶部导热片4的底端固定在一起。

三级导热片包括径向尺寸不同的多个底部导热片9。每个底部导热片9与相应的中部导热片8包括的第一中部导热片6的底端和第二中部导热片7的底端固定连接。每个第一中部导热片6的厚度为1mm～3mm。每个第二中部导热片7的厚度为1mm～3mm。每个中部导热片8的厚度为1mm～3mm。每个底部导热片9的厚度为1mm～3mm。通过对各个导热片的位置关系的限定，保证了本实施例所述的散热装置的稳定支撑性能。通过对第一中部导热片6、第二中部导热片、中部导热片8、底部导热片9的厚度的限定，使得本实施例所述的散热装置可以稳定支撑金属器件1的同时保证散热装置的导热性能最优。

鉴于本发明实施例中散热装置的稳定性能的要求，如图1～5所示，每个第一中部导热片6与水平方向夹角α为40°～70°；每个第二中部导热片7与水平方向的夹角β为50°～70°；每个中部导热片8与水平方向的夹角α为40°～70°。每个底部导热片9与水平方向夹角γ为90°。在此需要说明的是，上述水平方向指的筒形导热结构10的径向方向。通过对第一中部导热片6、第二中部导热片7、中部导热片8夹角的设置，可以保证本散热装置的刚度和力学稳定性，使得本散热结构可以更好支撑金属器件1。

在一种可选方式中，如图1～5所示，散热装置还包括线切割工艺基准槽12。线切割工艺基准槽12的上表面距离所述金属器件1下表面0.1mm～0.3mm；线切割工艺基准槽12沿筒形导热结构10的径向方向的深度为0.1mm～0.3mm。这里的线切割工艺基准槽12可以是环形分布的。为便于区分金属器件本体与散热装置，本发明在散热装置与金属器件本体之间设计了线切割工艺基准槽12。在金属器件1打印成形后通过线切割将金属器件与导热结构进行拆分，即可得到完整的金属器件。

由上可见，本发明实施例提供的散热装置可以利用导热结构和筒形导热结构10有效散热，并通过其上所形成的至少一个第一导热孔2和第二导热孔11有效出粉。通过切割工艺基准槽12，只需线切割就可以将导热结构与金属器件本体分离。简便易形，提高了金属器件1的生产效率。

本发明实施例还提供一种散热装置在增材制造中的应用。与现有技术相比，本发明实施例提供的散热装置在增材制造中的应用的有益效果与上述散热装置的有益效果相同，在此不做赘述。下面结合实施例对具体的应用过程进行描述。

实施例1

本发明实施例提供的一种增材制造方法，包括如下步骤：

步骤1：在三维软件中选中金属器件1圆盘结构底部所在平面沿轴向向下余量0.1mm为设计余量。

步骤2：以设计余量底部为基准，设计环形线切割工艺基准槽12。线切割工艺基准槽12距离金属器件1下底面0.1mm，沿筒形导热结构10的径向方向的深度为0.1mm。

步骤3：选定金属器件1设计余量下底面，在金属器件1圆盘结构中心沿轴向方向设计一筒形导热结构10，筒形导热结构10内径为2mm，筒形导热结构10壁厚为1mm。

步骤4：沿筒形导热结构10的轴向方向每间隔L2设计至少一个第二导热孔11，L2为5mm。以第二导热孔11不穿过导热结构为准。同时在筒形导热结构10与金属器件1相连接的部位的设计锥形结构13增加结构刚度。

步骤5：每一个第二导热孔11环绕筒形导热结构10均匀分布，第二导热孔11的数量可以是2个。第二导热孔11可以为椭圆形的，每个第二导热孔11沿筒形导热结构10的轴向方向的尺寸为高度5mm，宽度0.5mm。

步骤6：选定穿过金属器件1圆盘结构中心的平面，沿剖切的径向方向分布一级导热片，一级导热片包括环绕设在筒形导热结构10上的至少一个顶部支架以及与筒形导热结构10相连接的至少一个顶部导热片5，至少一个顶部支架以及与筒形导热结构10相连接的至少一个顶部导热片5套在一起，每个顶部支架的顶端和每个顶部导热片5的顶端用于与金属器件1的底部固定连接。每个顶部支架包括第一顶部导热片3和第二顶部导热片4，第一顶部导热片3和第二顶部导热片4的底端固定在一起。每个顶部支架包含的第一顶部导热片3和第二顶部导热片4可以为径向尺寸不同的环形第一顶部导热片3和第二顶部导热片4。每个顶部导热片5可以为径向尺寸不同的环形顶部导热片5。每个第一顶部导热片3、每个第二顶部导热片4和至少一个顶部导热片5与水平方向夹角α为40°。每个顶部支架包括的第一顶部导热片3的顶端和第二顶部导热片4的顶端之间的距离L1为4mm。每个顶部支架的第二顶部导热片4的顶端与相邻的顶部支架的第一顶部导热片3的顶端之间的距离L1为4mm。每个顶部导热片5与相邻的顶部支架的第二顶部导热片4的顶端之间的距离L1为4mm。每个第一顶部导热片3的厚度和/或每个所述第二顶部导热片4的厚度和/或每个所述顶部导热片5的厚度为1mm。

步骤7：在一级导热片上沿筒形导热结构10的径向方向呈辐射状均匀分布椭圆形第一导热孔2，第一导热孔2数量可以是2个。第一导热孔2的长轴尺寸为3mm，短轴尺寸为0.5mm。

步骤8：在一级导热片的底部固定连接二级导热片。二级导热片包括径向尺寸不同的多组中部支架和与筒形导热结构10连接的至少一个中部导热片8。每个中部导热片8可以为径向尺寸不同的环形中部导热片8。多组中部支架以及与筒形导热结构10连接的至少一个中部导热片8套在一起。每组中部支架包括固定在一起的第一中部导热片6和第二中部导热片7。每个中部支架包含的第一中部导热片6和第二中部导热片7可以为径向尺寸不同的环形第一中部导热片6和第二中部导热片7。每组中部支架包括的第一中部导热片6的顶端与相应顶部支架的底端固定在一起。每组中部支架包括的第二中部导热片7与相邻组中部支架的第一中部导热片6或与相邻的中部导热片8固定在一起。第二中部导热片7的起点可以为相邻组的第一中部导热片6的中间部位。第二中部导热片7与筒形导热结构10的径向方向的夹角β为50°。每个第一中部导热片6的厚度为1mm。每个第二中部导热片7的厚度为1mm。每个中部导热片8的厚度为1mm。

步骤9：在二级导热片上沿筒形导热结构10的径向方向呈辐射状均匀分布椭圆形第一导热孔2，第一导热孔2数量可以是2个。第一导热孔2的长轴尺寸可以为3mm，短轴尺寸可以为0.5mm。

步骤10：在二级导热片的底部固定连接三级导热片。三级导热片包括径向尺寸不同的多个环形底部导热片9。每个底部导热片9与相应的中部导热片8包括的第一中部导热片6的底端和第二中部导热片7的底端固定连接。每个底部导热片9厚度为1mm，每个底部导热片9与水平方向夹角γ为90°。

步骤11：在步骤10的基础上，采用激光选区熔化增材制造技术打印含有散热装置的金属器件1。

步骤12：在步骤11中的金属器件1打印成形后，沿着线切割工艺基准槽12将金属器件1和散热装置分开，得到金属器件1。

通过本发明实施例中的增材制造方法制造金属器件可以避免金属器件鼓包情况的发生，提高金属器件的成形率。通过本发明实施例中的各个导热片之间/各个导热片和金属器件之间、各个导热片和筒形导热结构之间的连接关系、间距和角度的设置，以及各个导热片和筒形导热结构上的第一导热孔和第二导热孔的限定，使得本发明实施例的散热装置具有良好的力学稳定性。在增材制造过程中，对打印的金属器件具有稳固的支撑作用，可以更好的用来打印悬空部位。

实施例2

本发明实施例提供的一种增材制造方法，包括如下步骤：

步骤1：在三维软件中选中金属器件1方盘结构底部所在平面沿轴向向下余量0.2mm为设计余量。

步骤2：以设计余量底部为基准，设计环形线切割工艺基准槽12。线切割工艺基准槽12距离金属器件1下底面0.2mm，沿筒形导热结构10的径向方向的深度为0.2mm。

步骤3：选定金属器件1设计余量下底面，在金属器件1方盘结构中心沿轴向方向设计一筒形导热结构10，筒形导热结构10内径为5mm，筒形导热结构10壁厚为2mm。

步骤4：沿筒形导热结构10的轴向方向每间隔L2设计至少一个第二导热孔11，L2为10mm。以第二导热孔11不穿过导热结构为准。同时在筒形导热结构10与金属器件1相连接的部位的设计锥形结构13增加结构刚度。

步骤5：每一个第二导热孔11环绕筒形导热结构10均匀分布，第二导热孔11的数量可以是5个。第二导热孔11可以为椭圆形的，每个第二导热孔11沿筒形导热结构10的轴向方向的尺寸为高度10mm，宽度2mm。

步骤6：选定穿过金属器件1方盘结构中心的平面，沿剖切的径向方向分布一级导热片，一级导热片包括环绕设在筒形导热结构10上的至少一个顶部支架以及与筒形导热结构10相连接的至少一个顶部导热片5，至少一个顶部支架以及与筒形导热结构10相连接的至少一个顶部导热片5套在一起，每个顶部支架的顶端和每个顶部导热片5的顶端用于与金属器件1的底部固定连接。每个顶部支架包括第一顶部导热片3和第二顶部导热片4，第一顶部导热片3和第二顶部导热片4的底端固定在一起。每个顶部支架包含的第一顶部导热片3和第二顶部导热片4可以为径向尺寸不同的环形第一顶部导热片3和第二顶部导热片4。每个顶部导热片5可以为径向尺寸不同的环形顶部导热片5。每个第一顶部导热片3、每个第二顶部导热片4和至少一个顶部导热片与水平方向夹角α为50°。每个顶部支架包括的第一顶部导热片3的顶端和第二顶部导热片4的顶端之间的距离L1为5mm。每个顶部支架的第二顶部导热片4的顶端与相邻的顶部支架的第一顶部导热片3的顶端之间的距离L1为5mm。每个顶部导热片5与相邻的顶部支架的第二顶部导热片4的顶端之间的距离L1为5mm。每个第一顶部导热片3的厚度和/或每个所述第二顶部导热片4的厚度和/或每个所述顶部导热片5的厚度为2mm。

步骤7：在一级导热片上沿筒形导热结构10的径向方向呈辐射状均匀分布椭圆形第一导热孔2，第一导热孔2数量可以是10个。第一导热孔2的长轴尺寸为5mm，短轴尺寸为2mm。

步骤8：在一级导热片的底部固定连接二级导热片。二级导热片包括径向尺寸不同的多组中部支架和与筒形导热结构10连接的至少一个中部导热片8。每个中部导热片8可以为径向尺寸不同的环形中部导热片8。多组中部支架以及与筒形导热结构10连接的至少一个中部导热片8套在一起。每组中部支架包括固定在一起的第一中部导热片6和第二中部导热片7。每个中部支架包含的第一中部导热片6和第二中部导热片7可以为径向尺寸不同的环形第一中部导热片6和第二中部导热片7。每组中部支架包括的第一中部导热片6的顶端与相应顶部支架的底端固定在一起。每组中部支架包括的第二中部导热片7与相邻组中部支架的第一中部导热片6或与相邻的中部导热片8固定在一起。第二中部导热片7的起点可以为相邻组的第一中部导热片6的三分之一处。第二中部导热片7与筒形导热结构10的径向方向夹角β为60°。每个第一中部导热片6的厚度为2mm。每个第二中部导热片7的厚度为2mm。每个中部导热片8的厚度为2mm。

步骤9：在二级导热片上沿筒形导热结构10的径向方向呈辐射状均匀分布椭圆形第一导热孔2，第一导热孔2数量可以是10个。第一导热孔2的长轴尺寸可以为5mm，短轴尺寸可以为2mm。

步骤10：在二级导热片的底部固定连接三级导热片。三级导热片包括径向尺寸不同的多个环形底部导热片9。每个底部导热片9与相应的中部导热片8包括的第一中部导热片6的底端和第二中部导热片7的底端固定连接。每个底部导热片9厚度为2mm，每个底部导热片9与水平方向夹角γ为90°。

步骤11：在步骤10的基础上，采用激光选区熔化增材制造技术打印含有散热装置的金属器件1。

步骤12：在步骤11中的金属器件1打印成形后，沿着线切割工艺基准槽12将金属器件1和散热装置分开，得到金属器件。

通过本发明实施例中的增材制造方法制造金属器件可以避免金属器件鼓包情况的发生，提高金属器件的成形率。通过本发明实施例中的各个导热片之间/各个导热片和金属器件之间、各个导热片和筒形导热结构之间的连接关系、间距和角度的设置，以及各个导热片和筒形导热结构上的第一导热孔和第二导热孔的限定，使得本发明实施例的散热装置具有良好的力学稳定性。在增材制造过程中，对打印的金属器件具有稳固的支撑作用，可以更好的用来打印悬空部位。

实施例3

本发明实施例提供的一种增材制造方法，包括如下步骤：

步骤1：在三维软件中选中金属器件1圆盘结构底部所在平面沿轴向向下余量0.3mm为设计余量。

步骤2：以设计余量底部为基准，设计点状线切割工艺基准槽12。线切割工艺基准槽12距离金属器件1下底面0.3mm，沿筒形导热结构10的径向方向的深度为0.3mm。

步骤3：选定金属器件1设计余量下底面，在金属器件1圆盘结构中心沿轴向方向设计一筒形导热结构10，筒形导热结构10内径为0mm，筒形导热结构10壁厚为3mm。

步骤4：沿筒形导热结构10的轴向方向每间隔L2设计至少一个第二导热孔11，L2为20mm。以第二导热孔11不穿过导热结构为准。同时在筒形导热结构10与金属器件1相连接的部位的设计锥形结构13增加结构刚度。

步骤5：每一个第二导热孔11环绕筒形导热结构10均匀分布，第二导热孔11的数量可以是6个。第二导热孔11可以为圆形的。

步骤6：选定穿过金属器件1圆盘结构中心的平面，沿剖切的径向方向分布一级导热片，一级导热片包括环绕设在筒形导热结构10上的至少一个顶部支架以及与筒形导热结构10相连接的至少一个顶部导热片5，至少一个顶部支架以及与筒形导热结构10相连接的至少一个顶部导热片5套在一起，每个顶部支架的顶端和每个顶部导热片5的顶端用于与金属器件1的底部固定连接。每个顶部支架包括第一顶部导热片3和第二顶部导热片4，第一顶部导热片3和第二顶部导热片4的底端固定在一起。每个顶部支架包含的第一顶部导热片3和第二顶部导热片4可以为面积不同的方形第一顶部导热片3和第二顶部导热片4。每个顶部导热片5可以为面积不同的方形顶部导热片5。每个第一顶部导热片3、每个第二顶部导热片4和至少一个顶部导热片5与水平方向夹角α为70°。每个顶部支架包括的第一顶部导热片3的顶端和第二顶部导热片4的顶端之间的距离L1为6mm。每个顶部支架的第二顶部导热片4的顶端与相邻的顶部支架的第一顶部导热片3的顶端之间的距离L1为6mm。每个顶部导热片5与相邻的顶部支架的第二顶部导热片4的顶端之间的距离L1为6mm。每个第一顶部导热片3的厚度和/或每个所述第二顶部导热片4的厚度和/或每个所述顶部导热片5的厚度为3mm。

步骤7：在一级导热片上沿筒形导热结构10的径向方向呈辐射状均匀分布圆形第一导热孔2，第一导热孔2数量可以是12个。

步骤8：在一级导热片的底部固定连接二级导热片。二级导热片包括径向尺寸不同的多组中部支架和与筒形导热结构10连接的至少一个中部导热片8。每个中部导热片8可以为面积不同的方形中部导热片8。多组中部支架以及与筒形导热结构10连接的至少一个中部导热片8套在一起。每组中部支架包括固定在一起的第一中部导热片6和第二中部导热片7。每个中部支架包含的第一中部导热片6和第二中部导热片7可以为面积不同的方形第一中部导热片6和第二中部导热片7。每组中部支架包括的第一中部导热片6的顶端与相应顶部支架的底端固定在一起。每组中部支架包括的第二中部导热片7与相邻组中部支架的第一中部导热片6或与相邻的中部导热片8固定在一起。第二中部导热片7的起点可以为相邻的中部导热片8的中间部位。第二中部导热片7与筒形导热结构10的径向方向夹角β为70°。每个第一中部导热片6的厚度为3mm。每个第二中部导热片7的厚度为3mm。每个中部导热片8的厚度为3mm。

步骤9：在二级导热片上沿筒形导热结构10的径向方向呈辐射状均匀分布圆形第一导热孔2，第一导热孔2数量可以是12个。

步骤10：在二级导热片的底部固定连接三级导热片。三级导热片包括面积不同的多个方形导热片。每个底部导热片9与相应的中部导热片8包括的第一中部导热片6的底端和第二中部导热片7的底端固定连接。每个底部导热片9厚度为3mm，每个底部导热片9与水平方向夹角γ为90°。

步骤11：在步骤10的基础上，采用激光选区熔化增材制造技术打印含有散热装置的金属器件1。

步骤12：在步骤11中的金属器件1打印成形后，沿着线切割工艺基准槽12将金属器件1和散热装置分开，得到金属器件1。

通过本发明实施例中的增材制造方法制造金属器件可以避免金属器件鼓包情况的发生，提高金属器件的成形率。通过本发明实施例中的各个导热片之间/各个导热片和金属器件之间、各个导热片和筒形导热结构之间的连接关系、间距和角度的设置，以及各个导热片和筒形导热结构上的第一导热孔和第二导热孔的限定，使得本发明实施例的散热装置具有良好的力学稳定性。在增材制造过程中，对打印的金属器件具有稳固的支撑作用，可以更好的用来打印悬空部位。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，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 (9)

1.一种散热装置，用于在增材制造过程中设置于金属器件底部以对金属器件进行散热，其特征在于，包括：

导热结构；

开设在所述导热结构上沿筒形导热结构的径向方向呈辐射状均匀分布的至少一个第一导热孔；

以及筒形导热结构；

所述导热结构与筒形导热结构固定连接，所述导热结构环绕筒形导热结构呈环形分布；

所述筒形导热结构开设有至少一个第二导热孔，所述至少一个第二导热孔沿轴向每间隔5mm～20mm均匀分布在所述筒形导热结构上；和/或，所述筒形导热结构的顶部为锥形结构；所述锥形结构用于与金属器件的底部相连接；和/或，所述筒形导热结构的内径为2mm～10mm，厚度为1mm～3mm。

2.根据权利要求1所述的散热装置，其特征在于，所述导热结构包括沿着所述筒形导热结构的高度降低方向设置的一级导热片、二级导热片、三级导热片；

所述一级导热片的顶端与所述金属器件的底端固定在一起，所述二级导热片的顶端与所述一级导热片的底端固定在一起，所述三级导热片的顶端与所述二级导热片的底端固定在一起。

3.根据权利要求2所述的散热装置，其特征在于，所述一级导热片包括环绕设在所述筒形导热结构上的至少一个顶部支架以及与所述筒形导热结构相连接的至少一个顶部导热片，至少一个所述顶部支架以及与所述筒形导热结构相连接的至少一个顶部导热片套在一起，每个所述顶部支架的顶端和每个所述顶部导热片的顶端用于与所述金属器件的底部固定连接。

4.根据权利要求3所述的散热装置，其特征在于，每个所述顶部支架包括第一顶部导热片和第二顶部导热片，所述第一顶部导热片和所述第二顶部导热片的底端固定在一起。

5.根据权利要求4所述的散热装置，其特征在于，每个所述第一顶部导热片、每个所述第二顶部导热片和至少一个顶部导热片与水平方向夹角为40°～70°；和/或，

每个所述顶部支架包括的第一顶部导热片的顶端和第二顶部导热片的顶端之间的距离为4mm～6mm；

每个所述顶部支架的第二顶部导热片的顶端与相邻的所述顶部支架的第一顶部导热片的顶端之间的距离为4mm～6mm；

每个所述顶部导热片与相邻的所述顶部支架的第二顶部导热片的顶端之间的距离为4mm～6mm；

每个所述第一顶部导热片的厚度和/或每个所述第二顶部导热片的厚度和/或每个所述顶部导热片的厚度为1mm～3mm。

6.根据权利要求3所述的散热装置，其特征在于，所述二级导热片包括径向尺寸不同的多组中部支架和与筒形结构连接的至少一个中部导热片，多组所述中部支架和与筒形结构连接的中部导热片套在一起；每组所述中部支架包括固定在一起的第一中部导热片和第二中部导热片；

每组所述中部支架包括的第一中部导热片的顶端与相应所述顶部支架的底端固定在一起；每组所述中部支架包括的所述第二中部导热片与相邻组所述中部支架包括的第一中部导热片或与相邻组所述中部导热片固定在一起；

每个所述中部导热片的顶端与相应所述顶部支架的底端固定在一起；每个所述中部导热片的底端与筒形导热结构固定在一起；

所述三级导热片包括径向尺寸不同的多个底部导热片；每个所述底部导热片与相应的所述中部导热片包括的第一中部导热片的底端和第二中部导热片的底端固定连接；

每个所述第一中部导热片的厚度和/或每个所述第二中部导热片的厚度和/或每个中部导热片的厚度和/或每个所述底部导热片的厚度为1mm～3mm。

7.根据权利要求6所述的散热装置，其特征在于，每个所述第一中部导热片与水平方向夹角为40°～70°；每个所述第二中部导热片与水平方向的夹角为50°～70°；每个所述中部导热片与水平方向的夹角为40°～70°；和/或，

每个所述底部导热片与水平方向夹角90°。

8.根据权利要求1所述的散热装置，其特征在于，所述散热装置还包括线切割工艺基准槽；所述线切割工艺基准槽的上表面距离所述金属器件下表面0.1mm～0.3mm；所述线切割工艺基准槽沿筒形导热结构的径向方向的深度为0.1mm～0.3mm。

9.一种权利要求1～8任一项所述的散热装置在增材制造中的应用。

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