CN112453397A - 一种基于3d打印技术的内燃机尾气净化器的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于3D打印技术的内燃机尾气净化器的制备方法，包括如下步骤：S1、原材料制备，将所需金属原材料铸锭融化，并根据内燃机尾气净化器蜂窝载体的实际需求在金属液中添加相对应的合金；S2、原材料真空雾化制粉，将金属液通过真空雾化制粉法制备成金属粉末；S3、内燃机尾气净化器蜂窝载体制备；S4、抛光整理及酸洗。本发明提供的基于3D打印技术的内燃机尾气净化器的制备方法，与现有的制备方法相比，本发明工艺流程简单，成品成分材质均匀，产品成品率高，并且省去了现有的制备方法中的热处理、热轧、冷轧、焊接工序，降低了产品报废的风险，实现短流程绿色清洁制造，也节约了能源。

Description

一种基于3D打印技术的内燃机尾气净化器的制备方法
技术领域
本发明属于内燃机尾气净化器领域，更具体地说，尤其涉及一种基于3D打印技术的内燃机尾气净化器的制备方法。
背景技术
蜂窝载体是各类尾气污染治理常用的核心部件，通过在适当类型的蜂窝载体上涂覆催化剂或吸附剂，可有效的去除尾气中的有害成分，实现尾气污染的控制。在蜂窝载体的各种性能中，比表面积是尾气净化效果的关键因素。高比表面积可增大涂覆材料与尾气的接触面积，提高尾气净化效率。
目前，内燃机尾气净化器蜂窝载体加工方式为轧制，将原有的板材经由多段热轧和冷轧之后，最后生产出厚度为50μm的薄材，而且现有的加工方法需要多道工序，其中涉及到热处理和轧制工艺，工艺繁琐且耗时长，成本高，质量稳定性较差，产品的成材率较低，产生部分废料，因此，我们提出一种基于3D打印技术的内燃机尾气净化器的制备方法。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种基于3D打印技术的内燃机尾气净化器的制备方法。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种基于3D打印技术的内燃机尾气净化器的制备方法，包括如下步骤：
S1、原材料制备，将所需金属原材料铸锭融化，并根据车载尾气净化器载体实际成分需求添加相应合金，熔融后通过窄成分控制获得成分合格的合金金属液；
S2、原材料真空雾化制粉，将金属液通过真空雾化制粉法制备成金属粉末；
S3、内燃机尾气净化器蜂窝载体制备，通过粉末3D打印机将内燃机尾气净化器蜂窝载体打印出；
S4、抛光整理及酸洗，通过抛丸机对打印出的内燃机尾气净化器蜂窝载体进行抛光，以及进行酸洗，并对其表面粗糙度进行多次测量，直至达到表面粗糙度标准，制备完成。
优选的，步骤S1所述的合金包括，Fe、Al、Cr和稀土元素中的一种或者多种混合物。
优选的，步骤S2中所述的真空雾化制粉采用真空雾化制粉设备进行制备，所述真空雾化制粉设备包括依次连接的真空感应炉、中间包、气雾化装置、雾化冷却塔、粉末收集系统及高压供气系统，所述气雾化装置包括与所述中间包连通的金属液喷头和与所述高压供气系统连通的气体喷头，其特征在于，所述真空雾化装置还包括盐浴器，所述盐浴器设在所述气雾化装置的上方，所述盐浴器包括盐浴喷头，所述盐浴喷头设置在所述金属液喷头和所述气体喷头之间。
优选的，步骤S2所述的雾化制粉法采用气雾化制粉法，气雾化制粉时先将金属液注入位于雾化喷嘴之上的中间包内，金属液由中间包底部漏眼流出，通过喷嘴时与高速气流或水流相遇被雾化为细小液滴，雾化液滴在封闭的雾化筒内快速凝固成合金粉末，其中，惰性气雾化粉末颗粒呈圆形，氧含量低于l00×10，可直接用热成形技术制成致密化粉末。
优选的，步骤S3所述的粉末3D打印具体打印步骤为
1)在画图软件中创建内燃机尾气净化器蜂窝载体的数据模型，并将数据模型导入粉末3D打印机中；
2)根据设定的打印参数，粉末3D打印机对数据模型进行切片处理，生成打印轨迹；并且根据工件厚度以及内外壁重合度分析得出理论层高和设定参数，对打印速度和熔丝速度进行分析以设定打印速度；
3)开始打印，打印喷头沿数据模型的扫描路径进行运动，操作人员对打印过程进行监控，实时关注成型状态，及时调整打印参数；其中，所述打印喷头的热源为焊接电弧。
优选的，所述设定参数包括层高、打印速度、外壁速度、内壁速度、启始高度、加速度、内外壁重合度、最大切片层数、单次打印层数、底部层数、首层高度、焊缝宽度、外壁焊缝数、提前熄弧间距、最小熄弧间距、焊枪姿态、焊枪倾角、起弧参数、收弧参数、送丝速度、弧长修正、脉冲频率、杆伸长度、外壁打印参数、内壁打印参数。
优选的，步骤S4所述的抛丸机具体采用履带式抛丸机，在使用时将工件放入橡胶履带滚筒中，操作人员启动设备，抛丸室门气动关闭，抛丸清理开始，履带向前运行，工件不断地进行翻滚，高效强力抛丸器将抛丸高速抛射到正在翻滚的工件表面上，工件可完全均匀地得到清理，钢丸通过履带上的溜孔流入螺旋输送机，再将钢丸输送到斗式提升机，经斗式提升机提升到分离器，被分离后存储待用，抛丸结束后，抛丸室门自动开启，履带反转，将工件卸出。
本发明的技术效果和优点：本发明提供的基于3D打印技术的内燃机尾气净化器的制备方法，与现有的制备方法相比，本发明工艺流程简单，成品成分材质均匀，产品成品率高，并且省去了现有的制备方法中的热处理、热轧、冷轧、焊接工序，降低了产品报废的风险，实现短流程绿色清洁制造，也节约了能源。
附图说明
图1为本发明基于3D打印技术的内燃机尾气净化器的制备方法流程图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，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。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明提供了如图1所示的一种基于3D打印技术的内燃机尾气净化器的制备方法，包括如下步骤：
S1、原材料制备，将所需金属原材料铸锭融化，并根据车载尾气净化器载体实际成分需求添加相应合金，熔融后通过窄成分控制获得成分合格的合金金属液；
S2、原材料真空雾化制粉，将金属液通过真空雾化制粉法制备成金属粉末；
S3、内燃机尾气净化器蜂窝载体制备，通过粉末3D打印机将内燃机尾气净化器蜂窝载体打印出；
S4、抛光整理及酸洗，通过抛丸机对打印出的内燃机尾气净化器蜂窝载体进行抛光，以及进行酸洗，并对其表面粗糙度进行多次测量，直至达到表面粗糙度标准，制备完成。
步骤S1所述的合金包括，Fe、Al、Cr和稀土元素中的一种或者多种混合物。
步骤S2中所述的真空雾化制粉采用真空雾化制粉设备进行制备，所述真空雾化制粉设备包括依次连接的真空感应炉、中间包、气雾化装置、雾化冷却塔、粉末收集系统及高压供气系统，所述气雾化装置包括与所述中间包连通的金属液喷头和与所述高压供气系统连通的气体喷头，其特征在于，所述真空雾化装置还包括盐浴器，所述盐浴器设在所述气雾化装置的上方，所述盐浴器包括盐浴喷头，所述盐浴喷头设置在所述金属液喷头和所述气体喷头之间。
步骤S2所述的雾化制粉法采用气雾化制粉法，气雾化制粉时先将金属液注入位于雾化喷嘴之上的中间包内，金属液由中间包底部漏眼流出，通过喷嘴时与高速气流或水流相遇被雾化为细小液滴，雾化液滴在封闭的雾化筒内快速凝固成合金粉末，其中，惰性气雾化粉末颗粒呈圆形，氧含量低于l00×10，可直接用热成形技术制成致密化粉末。
步骤S3所述的粉末3D打印具体打印步骤为
1)在画图软件中创建内燃机尾气净化器蜂窝载体的数据模型，并将数据模型导入粉末3D打印机中；
2)根据设定的打印参数，粉末3D打印机对数据模型进行切片处理，生成打印轨迹；并且根据工件厚度以及内外壁重合度分析得出理论层高和设定参数，对打印速度和熔丝速度进行分析以设定打印速度；
3)开始打印，打印喷头沿数据模型的扫描路径进行运动，操作人员对打印过程进行监控，实时关注成型状态，及时调整打印参数；其中，所述打印喷头的热源为焊接电弧。
所述设定参数包括层高、打印速度、外壁速度、内壁速度、启始高度、加速度、内外壁重合度、最大切片层数、单次打印层数、底部层数、首层高度、焊缝宽度、外壁焊缝数、提前熄弧间距、最小熄弧间距、焊枪姿态、焊枪倾角、起弧参数、收弧参数、送丝速度、弧长修正、脉冲频率、杆伸长度、外壁打印参数、内壁打印参数。
步骤S4所述的抛丸机具体采用履带式抛丸机，在使用时将工件放入橡胶履带滚筒中，操作人员启动设备，抛丸室门气动关闭，抛丸清理开始，履带向前运行，工件不断地进行翻滚，高效强力抛丸器将抛丸高速抛射到正在翻滚的工件表面上，工件可完全均匀地得到清理，钢丸通过履带上的溜孔流入螺旋输送机，再将钢丸输送到斗式提升机，经斗式提升机提升到分离器，被分离后存储待用，抛丸结束后，抛丸室门自动开启，履带反转，将工件卸出；
履带式抛丸机适用于清理不怕碰撞的中小型铸件，因为其结构主要是一条可以正反运转的金属链板，配合左右各一圆盘，形成一个可以容纳铸件的凹形空间，抛丸器从空间的上方喷下钢丸来，即可实现零件的清理与强化，钢丸和清理物从链板之间的缝隙和链板上的空洞流下，实现循环利用。
其中，步骤S4抛光整理可根据实际的需求替换为熔融粉末涂层表面处理，熔融粉末涂层表面处理采用中长红外线对基材表面的粉末涂料进行加热，使粉末涂料在基材表面熔融、流平、固化，从而形成附着在基材表面的粉末涂层；中长红外线的波长与粉末涂料的分子基团的红外振动波长一致。
综上所述：本发明提供的基于3D打印技术的内燃机尾气净化器的制备方法，与现有的制备方法相比，本发明工艺流程简单，成品成分材质均匀，产品成品率高，并且省去了现有的制备方法中的热处理、热轧、冷轧、焊接工序，降低了产品报废的风险，实现短流程绿色清洁制造，也节约了能源。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换,凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种基于3D打印技术的内燃机尾气净化器的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
S1、原材料制备，将所需金属原材料铸锭融化，并根据车载尾气净化器载体实际成分需求添加相应合金，熔融后通过窄成分控制获得成分合格的合金金属液；
S2、原材料真空雾化制粉，将金属液通过真空雾化制粉法制备成金属粉末；
S3、内燃机尾气净化器蜂窝载体制备，通过粉末3D打印机将内燃机尾气净化器蜂窝载体打印出；
S4、抛光整理及酸洗，通过抛丸机对打印出的内燃机尾气净化器蜂窝载体进行抛光，以及进行酸洗，并对其表面粗糙度进行多次测量，直至达到表面粗糙度标准，制备完成。
2.根据权利要求1所述的一种基于3D打印技术的内燃机尾气净化器的制备方法，其特征在于：步骤S1所述的合金包括，Fe、Al、Cr和稀土元素中的一种或者多种混合物。
3.根据权利要求1所述的一种基于3D打印技术的内燃机尾气净化器的制备方法，其特征在于：步骤S2中所述的真空雾化制粉采用真空雾化制粉设备进行制备，所述真空雾化制粉设备包括依次连接的真空感应炉、中间包、气雾化装置、雾化冷却塔、粉末收集系统及高压供气系统，所述气雾化装置包括与所述中间包连通的金属液喷头和与所述高压供气系统连通的气体喷头，其特征在于，所述真空雾化装置还包括盐浴器，所述盐浴器设在所述气雾化装置的上方，所述盐浴器包括盐浴喷头，所述盐浴喷头设置在所述金属液喷头和所述气体喷头之间。
4.根据权利要求3所述的一种基于3D打印技术的内燃机尾气净化器的制备方法，其特征在于：步骤S2所述的雾化制粉法采用气雾化制粉法，气雾化制粉时先将金属液注入位于雾化喷嘴之上的中间包内，金属液由中间包底部漏眼流出，通过喷嘴时与高速气流或水流相遇被雾化为细小液滴，雾化液滴在封闭的雾化筒内快速凝固成合金粉末，其中，惰性气雾化粉末颗粒呈圆形，氧含量低于l00×10，可直接用热成形技术制成致密化粉末。
5.根据权利要求1所述的一种基于3D打印技术的内燃机尾气净化器的制备方法，其特征在于：步骤S3所述的粉末3D打印具体打印步骤为
1)在画图软件中创建内燃机尾气净化器蜂窝载体的数据模型，并将数据模型导入粉末3D打印机中；
2)根据设定的打印参数，粉末3D打印机对数据模型进行切片处理，生成打印轨迹；并且根据工件厚度以及内外壁重合度分析得出理论层高和设定参数，对打印速度和熔丝速度进行分析以设定打印速度；
3)开始打印，打印喷头沿数据模型的扫描路径进行运动，操作人员对打印过程进行监控，实时关注成型状态，及时调整打印参数；其中，所述打印喷头的热源为焊接电弧。
6.根据权利要求5所述的一种基于3D打印技术的内燃机尾气净化器的制备方法，其特征在于：所述设定参数包括层高、打印速度、外壁速度、内壁速度、启始高度、加速度、内外壁重合度、最大切片层数、单次打印层数、底部层数、首层高度、焊缝宽度、外壁焊缝数、提前熄弧间距、最小熄弧间距、焊枪姿态、焊枪倾角、起弧参数、收弧参数、送丝速度、弧长修正、脉冲频率、杆伸长度、外壁打印参数、内壁打印参数。
7.根据权利要求1所述的一种基于3D打印技术的内燃机尾气净化器的制备方法，其特征在于：步骤S4所述的抛丸机具体采用履带式抛丸机，在使用时将工件放入橡胶履带滚筒中，操作人员启动设备，抛丸室门气动关闭，抛丸清理开始，履带向前运行，工件不断地进行翻滚，高效强力抛丸器将抛丸高速抛射到正在翻滚的工件表面上，工件可完全均匀地得到清理，钢丸通过履带上的溜孔流入螺旋输送机，再将钢丸输送到斗式提升机，经斗式提升机提升到分离器，被分离后存储待用，抛丸结束后，抛丸室门自动开启，履带反转，将工件卸出。
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