本發明屬于成形加工技術領域，涉及一種金屬材料薄壁結構零件的加工方法，尤其涉及一種金屬材料薄壁結構零件的3d打印加工方法。

背景技術：

如圖1和2所示，金屬材料薄壁結構零件包括底板1和位于所述底板1上的薄壁結構2。所述薄壁結構2的厚度很小，通常情況下，其厚度在0.4mm以內。這種金屬材料薄壁結構零件在諸多領域中都具有廣泛的應用。但是，由于薄壁結構很薄、加工精度要求較高，現有技術中并不具有較好的加工方法。

現有技術提供了一種cnc加工金屬材料薄壁結構零件的加工技術。其采用cnc方法加工出薄壁結構。但是，由于采用cnc方法加工，會造成很大的材料浪費。同時，由于此零件材料為316l不銹鋼，cnc加工很困難。

此外，現有技術還提供了一種注射成形金屬材料薄壁結構零件的加工方法。其將整個金屬材料薄壁結構零件一體注射成形。但是，由于薄壁結構2很薄，使得澆注后難以從模具中頂出,且走澆困難。

鑒于現有技術的上述缺陷，迫切需要一種新型的金屬材料薄壁結構零件的加工方法。

技術實現要素：

本發明的目的在于克服現有技術中存在的缺點，提供一種金屬材料薄壁結構零件的3d打印加工方法，采用了3d打印加工技術，解決了用cnc加工中出現的材料浪費問題，同時也解決了直接采用注射成形方法加工時出現的難以頂出、走澆困難等問題。

為了實現上述目的，本發明提供如下技術方案：

一種金屬材料薄壁結構零件的3d打印加工方法，其特征在于，包括以下步驟：

1）、選定金屬材料粉末和粘結劑；

2）、利用所選定的金屬材料粉末和粘結劑制備喂料；

3）、利用所述喂料注射成形底板生坯；

4）、通過3d打印機在所述底板生坯上直接利用所述喂料打印出薄壁結構生坯，形成金屬材料薄壁結構零件的生坯；

5）、對所述金屬材料薄壁結構零件的生坯進行脫脂燒結，制得所述金屬材料薄壁結構零件。

進一步地，其中，所述步驟1）中，選定的金屬材料粉末為316l不銹鋼粉末且其粒徑為10-20微米。

更進一步地，其中，所述步驟1）中，選定的粘結劑為塑基粘結劑。

再進一步地，其中，所述塑基粘結劑為pom、pe、eva、sa和pw的混合物，其中，各成份的質量百分比為：pom75%-89%；pe4%-10%；pw3%-10%p；sa2%-8%；eva1%-10%。

此外，在本發明中，其中，所述步驟2）具體為將所述金屬材料粉末與所述粘結劑放在密煉機中在190℃下混煉2小時制備出所述喂料。

進一步地，其中，在制備喂料時，所述金屬材料粉末占喂料總重量的60-80%，所述粘結劑占喂料總重量的20-40%。

更進一步地，其中，所述步驟3）中，注射成形時的注射溫度為190℃，模溫為120℃，注射壓力為80mpa，注射速度為60cm³/s，保壓時間為1s，保壓壓力為30mpa。

再進一步地，其中，所述步驟5）中，所述脫脂具體為在120℃的脫脂溫度下催化脫脂6小時。

再更進一步地，其中，所述步驟5）中，所述燒結的具體工藝過程為：以4℃/min的升溫速度將燒結爐的溫度升溫到600℃并保溫90min后，以5.55℃/min的升溫速度將燒結爐的溫度升溫到1100℃并保溫90min后，再以3.5℃/min的升溫速度將燒結爐的溫度升溫到1380℃并保溫120min，最后將燒結爐的溫度降至1000℃后關掉燒結爐電源，讓所述金屬材料薄壁結構零件在燒結爐里自冷至室溫溫度并將其取出。

另外，本發明還提供一種金屬材料薄壁結構零件，其特征在于，其采用上述方法加工而成，且其薄壁結構的厚度小于0.4mm。

與現有的加工方法相比，本發明的金屬材料薄壁結構零件的3d打印加工方法具有如下有益技術效果：

1、其采用了3d打印加工技術，解決了用cnc加工中出現的材料浪費問題，以及難加工問題。

2、其采用了3d打印加工技術，解決了直接采用注射成形方法加工時出現的難以頂出、走澆困難等問題。

3、其在3d打印加工之后再進行整體脫脂燒結，便于底板和薄壁結構牢固地連接在一起，滿足連接強度需求。

4、其通過采用合適的脫脂工藝和燒結工藝，能夠確保成品金屬材料薄壁結構零件在結構和性能等方面滿足要求。

附圖說明

圖1為金屬材料薄壁結構零件的主視圖。

圖2為金屬材料薄壁結構零件的俯視圖。

圖3為本發明的金屬材料薄壁結構零件的3d打印加工方法的流程圖。

具體實施方式

下面結合附圖和實施例對本發明進一步說明，實施例的內容不作為對本發明的保護范圍的限制。

本發明涉及金屬材料薄壁結構零件的3d打印加工方法，其通過金屬注射成形技術和3d打印加工技術相結合來制造金屬材料薄壁結構零件。

如圖3所示，本發明的金屬材料薄壁結構零件的3d打印加工方法包括以下步驟：

首先，選定金屬材料粉末和粘結劑。

要通過金屬注射成形技術和3d打印技術制備出金屬材料薄壁結構零件，必須選出合適的原材料來制備喂料。在本發明中，選定的金屬材料粉末為316l不銹鋼粉末且其粒徑為10-20微米。選定的粘結劑為塑基粘結劑。優選地，所述塑基粘結劑為pom、pe、eva、sa和pw的混合物。并且，其中，各成份的質量百分比為：pom75%-89%；pe4%-10%；pw3%-10%p；sa2%-8%；eva1%-10%。選擇這種金屬材料粉末和粘結劑，能夠確保喂料具有良好的流動性、穩定性和熔融指數，從而確保金屬材料薄壁結構零件的性能。

其次，利用所選定的金屬材料粉末和粘結劑制備喂料。

在本發明中，喂料具體為將所述金屬材料粉末與所述粘結劑放在密煉機中在190℃下混煉2小時制備出所述喂料。并且，在制備喂料時，所述金屬材料粉末占喂料總重量的60-80%，所述粘結劑占喂料總重量的20-40%。采用這種制備方法和這種配比的喂料能保證制備的金屬材料薄壁結構零件具有良好的機械性能且便于進行注射成形加工和3d打印加工。

當然，在制備好喂料之后，可以對喂料性能進行檢測。所述喂料性能檢測包括喂料流動性檢測和喂料熔融指數檢測。在具體檢測時，可以制備喂料性能檢測件，通過喂料性能檢測件進行喂料的綜合性能檢測。該部分內容不是本發明的重點所在，故不在此詳細描述。

再次，通過喂料性能檢測，如果檢測出喂料的流動性、穩定性、熔融指數等都符合要求，那么，可以利用所述喂料注射成形底板1的生坯。如圖1和2所示，由于所述底板1的長度和寬度為20mm、厚度為3mm。這種尺寸的底板1使得其適于進行注射成形。

在本發明中，優選地，在注射成形時，注射溫度為190℃，模溫為120℃，注射壓力為80mpa，注射速度為60cm³/s，保壓時間為1s，保壓壓力為30mpa。通過這種注射成形方法，可以制備出滿足要求的底板生坯。

如圖1和2所示，所述薄壁結構2的厚度在0.4mm、高度在7mm。這種薄壁結構使得其不適于直接進行注射成形，否則容易出現頂出困難、走澆困難等問題。因此，在本發明中，接著，通過3d打印機在注射成形后的底板1的生坯上利用所述喂料直接打印出薄壁結構2的生坯，形成金屬材料薄壁結構零件的生坯。

在本發明中，所述3d打印機可以是現有技術中可買到的金屬3d打印機。具體所采用的金屬3d打印機是現有的，不是本發明的重點所在。具體打印過程也是現有技術，不是本發明的重點，也不在這里詳細介紹。通過3d打印，即解決了用cnc加工中出現的材料浪費問題和難加工問題，同時也解決了直接采用注射成形方法加工時出現的難以頂出、走澆困難等問題。

最后，對所述金屬材料薄壁結構零件的生坯進行脫脂燒結，制得所述金屬材料薄壁結構零件。

在本發明中，優選地，所述脫脂具體為在120℃的脫脂溫度下催化脫脂6小時。采用這種脫脂方法，能夠去除掉注射成形時所使用的粘結劑，確保零件的性能。

更優選地，所述燒結的具體工藝過程為：以4℃/min的升溫速度將燒結爐的溫度升溫到600℃并保溫90min后，以5.55℃/min的升溫速度將燒結爐的溫度升溫到1100℃并保溫90min后，再以3.5℃/min的升溫速度將燒結爐的溫度升溫到1380℃并保溫120min，最后將燒結爐的溫度降至1000℃后關掉燒結爐電源，讓所述金屬材料薄壁結構零件在燒結爐里自冷至室溫溫度并將其取出。這種燒結工藝能夠確保所述金屬材料薄壁結構零件中沒有砂眼、分布不均等問題。

與現有技術中采用金屬注射成形方法或cnc加工方法相比，本發明的金屬材料薄壁結構零件的3d打印加工方法采用了3d打印加工技術，解決了用cnc加工中出現的材料浪費問題，以及難加工問題；也解決了直接采用注射成形方法加工時出現的難以頂出、走澆困難等問題。同時，其在3d打印加工之后再進行整體脫脂燒結，便于底板和薄壁結構牢固地連接在一起，滿足連接強度需求。最后，其通過采用合適的脫脂工藝和燒結工藝，能夠確保成品金屬材料薄壁結構零件在結構和性能等方面滿足要求。

本發明的上述實施例僅僅是為清楚地說明本發明所作的舉例，而并非是對本發明的實施方式的限定。對于所屬領域的普通技術人員來說，在上述說明的基礎上還可以做出其它不同形式的變化或變動。這里無法對所有的實施方式予以窮舉。凡是屬于本發明的技術方案所引伸出的顯而易見的變化或變動仍處于本發明的保護范圍之列。