CN113427129A - 一种阀体及其内壁耐磨层的增材成形的方法及得到的阀体 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种阀体及其内壁耐磨层的增材成形的方法，包括如下步骤：打印前对阀体三维模型进行重建模；将阀体的模型导入切片软件进行分层切片处理，阀体在分层切片时将阀体部分与耐磨层部分分开进行分层切片处理；然后导出切片数据并导入到增材设备的控制系统中；在增材设备上根据阀体及耐磨层的成形路径设定成形轨迹参数；打印过程中采用双枪头打印，第一枪头打印阀体，第二枪头打印耐磨层，完成阀体的打印。相对于传统的铸造加堆焊的工艺，利用增材制造一体打印成形，组织一体性能均匀，成形质量能得到保证，工序更加简单快捷，解决了阀体铸造后堆焊耐磨层的难题。

Description

一种阀体及其内壁耐磨层的增材成形的方法及得到的阀体
技术领域
本发明涉及增材制造技术领域，特别是指一种阀体及其内壁耐磨层的增材成形的方法及得到的阀体。
背景技术
阀体作为阀类零件的一个主要组成部分，其种类各式各样，在某些特定的场景下，常要求阀体除了具备良好的密封性外，其内壁还需要有较高的抗耐磨性，以应对阀芯的长期运动对阀体内壁的磨损，提高阀体的使用寿命。
常规的应对措施是在阀体铸造完成后，再利用耐磨合金电焊条在其内壁进行堆焊，然后进行机加工得到所需的耐磨层。采用此方法在对一些比较深或者较狭窄的阀体内腔进行堆焊时，会给堆焊带来很大的难度，且由于堆焊时无法直观地观察到堆焊过程，容易造成堆焊耐磨层质量的不可控。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种阀体及其内壁耐磨层的增材成形的方法，通过该方法制备得到阀体，使阀体和其内壁的耐磨层一体成形。
为解决上述技术问题，本发明通过以下技术方案予以实现：
一种阀体及其内壁耐磨层的增材成形的方法，包括如下步骤：
打印前对阀体三维模型进行重建模，内外表面整体增加3-4mm(作为加工余量)；
将阀体的模型导入切片软件进行分层切片处理，阀体在分层切片时将阀体部分与耐磨层部分分开进行分层切片处理；然后导出切片数据并导入到激光设备的控制系统中；
在增材设备上根据阀体及耐磨层的成形路径设定成形轨迹参数；
打印过程中采用双枪头打印，枪头采用经检验合格的原丝，第一枪头打印阀体，第二枪头打印耐磨层；
第一枪头采用12Cr1MoV型原丝(不限于此类原丝)，第二枪头采用Cr-Si型耐磨合金原丝(不限于此类原丝，亦可采用激光粉末打印中心送粉的方式)，直径φ0.8-1.6mm和保护气体(80％Ar+20％CO2)，选定相匹配的成形参数(如下)：
Figure BDA0003152413480000021
具体地，打印过程中，首先将第一枪头和第二枪头分别在打印底板上指定同一个坐标原点，并以此作为阀体打印的中心原点；
调用第一枪头，根据阀体的成形轨迹开始从下至上分层打印，当阀体的打印高度达到耐磨层底部位置的第一层时，第一枪头停止打印；
调用第二枪头，根据耐磨层成形轨迹开始打印第一层耐磨层，打印完耐磨层第一层后第二枪头停止打印并复位，接着调用第一枪头继续打印阀体，使阀体当前高度与耐磨层高度基本持平；
重复上一步骤的操作，在打印阀体的间隙一层一层地将耐磨层打印完成，直到耐磨层高度达到要求，第二枪头停止打印并复位；
调用第一枪头对剩下的阀体部分进行分层打印，直到阀体尺寸达到要求，阀体成形。
阀体成形后进行整体去应力处理，热处理参数为(350-500℃)×1.5h。
根据图纸要求，对成形后的阀体进行内外表面加工，最后得出一个一体成形且具有耐磨层的阀体产品。
本发明的上述技术方案的有益效果如下：
相对于传统的铸造加堆焊的工艺，利用增材制造一体打印成形，组织一体性能均匀，成形质量能得到保证，工序更加简单快捷，解决了阀体铸造后堆焊耐磨层的难题。
附图说明
图1为本发明实施例的阀体的立体结构示意图；
图2为本发明实施例的阀体的剖面图。
具体实施方式
为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合具体实施例进行详细描述。
一种阀体及其内壁耐磨层的增材成形的方法，包括如下步骤：
阀体的结构如图1和2所示，根据图纸要求，准备阀体三维模型；打印前需要对三维模型进行重建模，内外表面整体增加3-4mm(作为加工余量)；
将阀体的模型导入切片软件进行分层切片处理，阀体在分层切片时将阀体1部分与耐磨层2部分分开进行分层切片处理；然后导出切片数据并导入到增材设备的控制系统中；
在增材设备上根据阀体1及耐磨层2的成形路径设定成形轨迹参数；
打印过程中采用双枪头打印，枪头采用经检验合格的原丝，第一枪头打印阀体，第二枪头打印耐磨层；
第一枪头采用12Cr1MoV型原丝(不限于此类原丝)，第二枪头采用Cr-Si型耐磨合金原丝(不限于此类原丝，亦可采用激光粉末打印中心送粉的方式)，直径φ0.8-1.6mm和保护气体(80％Ar+20％CO2)，选定相匹配的成形参数(如下)：
Figure BDA0003152413480000031
具体地，打印过程中，首先将第一枪头和第二枪头分别在打印底板上指定同一个坐标原点，并以此作为阀体打印的中心原点；
调用第一枪头，根据阀体的成形轨迹开始从下至上分层打印，当阀体的打印高度达到耐磨层底部位置的第一层时，打印第一枪头停止打印；
调用第二枪头，根据耐磨层成形轨迹开始打印第一层耐磨层，打印完耐磨层第一层后第二枪头停止打印并复位，接着调用第一枪头继续打印阀体，使阀体当前高度与耐磨层高度基本持平；
重复上一步骤的操作，打印阀体的间隙将耐磨层一层一层地打印完成，直到耐磨层高度达到要求，第二枪头停止打印并复位；
调用第一枪头对剩下的阀体部分进行分层打印，直到阀体尺寸达到要求。
阀体成形后进行整体去应力处理，热处理参数为(350-500℃)×1.5h。
根据图纸要求，对成形后的阀体进行内外表面加工，最后得出一个一体成形且具有耐磨层的阀体产品。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种阀体及其内壁耐磨层的增材成形的方法，其特征在于，包括如下步骤：
打印前对阀体三维模型进行重建模；
将阀体的模型导入切片软件进行分层切片处理，阀体在分层切片时将阀体部分与耐磨层部分分开进行分层切片处理；然后导出切片数据并导入到增材设备的控制系统中；
在增材设备上根据阀体及耐磨层的成形路径设定成形轨迹参数；
打印过程中采用双枪头打印，第一枪头打印阀体，第二枪头打印耐磨层，完成阀体的打印；
打印过程中，首先将第一枪头和第二枪头分别在打印底板上指定同一个坐标原点，并以此作为阀体打印的中心原点；
调用第一枪头，根据阀体的成形轨迹开始从下至上分层打印，当阀体的打印高度达到耐磨层底部位置的第一层时，第一枪头停止打印；
调用第二枪头，根据耐磨层成形轨迹开始打印第一层耐磨层，打印完耐磨层第一层后第二枪头停止打印并复位，接着调用第一枪头继续打印阀体，使阀体当前高度与耐磨层高度基本持平；
重复上一步骤的操作，在打印阀体的间隙一层一层地将耐磨层打印完成，直到耐磨层高度达到要求，第二枪头停止打印并复位；
调用第一枪头对剩下的阀体部分进行分层打印，直到阀体成形。
2.如权利要求1所述的阀体及其内壁耐磨层的增材成形的方法，其特征在于，阀体成形后进行阀体整体去应力处理，热处理参数为(350-500℃)×1.5h。
3.如权利要求1所述的阀体及其内壁耐磨层的增材成形的方法，其特征在于，阀体的三维模型的内表面和外表面整体增加3-4mm，打印完毕后多余的厚度部分作为加工余量。
4.如权利要求3所述的阀体及其内壁耐磨层的增材成形的方法，其特征在于，根据图纸要求，对成形后的阀体进行内外表面加工。
5.如权利要求1所述的阀体及其内壁耐磨层的增材成形的方法，其特征在于，第一枪头采用12Cr1MoV型原丝，直径φ0.8-1.6mm。
6.如权利要求1所述的阀体及其内壁耐磨层的增材成形的方法，其特征在于，第二枪头采用Cr-Si型耐磨合金原丝，直径φ0.8-1.6mm。
7.如权利要求1所述的阀体及其内壁耐磨层的增材成形的方法，其特征在于，打印过程中采用保护气体80％Ar+20％CO2。
8.如权利要求1所述的阀体及其内壁耐磨层的增材成形的方法，其特征在于，打印过程中，选定相匹配的成形参数如下：
Figure FDA0003152413470000021
9.如权利要求1-8任一项所述的阀体及其内壁耐磨层的增材成形的方法得到的阀体。
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