本發(fā)明涉及一種銅合金異形孔冷卻模具的制造方法，屬于3D打印技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
銅合金是一種具有優(yōu)良的導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性、延展性以及耐蝕性好的合金材料，主要用于制作發(fā)電機(jī)、電纜、開(kāi)關(guān)裝置、變壓器等電工器材和熱交換器、管道、太陽(yáng)能加熱裝置等導(dǎo)熱器材。因此，銅合金適用于制造異型孔冷卻模具的制造。
采用傳統(tǒng)技術(shù)制造銅合金異型孔冷卻模具，其主要步驟是下料、分塊機(jī)械加工、焊前修整、焊接裝配、焊接、無(wú)損探傷、修整焊縫以及密封打壓等工序，整個(gè)制造周期非常長(zhǎng)；合格率極低，高壓使用容易泄露，增加了使用成本。
相對(duì)于傳統(tǒng)技術(shù)，3D打印技術(shù)作為一種新型增材制造技術(shù)，不需要傳統(tǒng)的模具、刀具、夾具及多道加工工序，在一臺(tái)設(shè)備上可快速而精密地制造出任意復(fù)雜形狀的零件，從而實(shí)現(xiàn)自由制造，解決許多傳統(tǒng)技術(shù)難以制造的復(fù)雜結(jié)構(gòu)零件，并大大減少了加工工序，縮短了加工周期，而且越是復(fù)雜結(jié)構(gòu)產(chǎn)品，其優(yōu)勢(shì)越為凸顯。因此，3D打印技術(shù)為銅合金異型孔冷卻模具的快速制造提供了一種新的技術(shù)途徑。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
為了解決上述問(wèn)題，本發(fā)明提供一種銅合金異型孔冷卻模具的制造方法，采用3D打印技術(shù)制造銅合金異型孔冷卻模具。
本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：
本發(fā)明提供了一種銅合金異形孔冷卻模具的制造方法，其包括如下步驟：
S1：構(gòu)建銅合金異形孔冷卻模具的三維數(shù)模，并將所述三維數(shù)模以stl格式導(dǎo)出；
S2：對(duì)步驟S1處理后的三維數(shù)模進(jìn)行修復(fù)，以滿(mǎn)足3D打印的要求；
S3：對(duì)步驟S2后的三維數(shù)模進(jìn)行擺放角度分析、添加網(wǎng)格支撐、添加工藝余量以及制作底部倒角；
S4：將步驟S3處理后的三維數(shù)模轉(zhuǎn)化成二維切片信息，并進(jìn)行錯(cuò)誤診斷和修復(fù)，生成加工程序文件，將所述加工程序文件導(dǎo)入3D打印設(shè)備中；
S5：設(shè)定3D打印工藝參數(shù)后，將銅合金粉末加入3D打印設(shè)備的料缸中，并平鋪在打印工作平臺(tái)的基板上，同時(shí)3D調(diào)整打印設(shè)備的成形艙室的氧氣含量；
S6：開(kāi)啟3D打印設(shè)備，將基板的表面預(yù)熱至100℃后，根據(jù)所述加工程序文件的第一層軌跡對(duì)銅合金粉末進(jìn)行選擇性熔化，形成銅合金異形孔冷卻模具的第一層截面；
S7：調(diào)整成形缸和料缸的高度，繼續(xù)對(duì)第二層到第N層分別進(jìn)行掃描成形，直至整個(gè)銅合金異形孔冷卻模具的成形完成。
作為優(yōu)選方案，還包括如下步驟：
S8：將銅合金異形孔冷卻模具從3D打印設(shè)備取出來(lái)，去除未反應(yīng)的銅合金粉末；
S9：將銅合金異形孔冷卻模具異型孔的工藝余量加工成可與流體拋光機(jī)的接頭相匹配的螺紋孔；
S10：對(duì)銅合金異形孔冷卻模具中的異型孔進(jìn)行拋光后，將銅合金異型孔冷卻模具在400～650℃下進(jìn)行熱處理；
S11：進(jìn)行檢測(cè)，合格后去除基板，以及異型孔內(nèi)部工藝余量和外部工藝余量。
作為優(yōu)選方案，所述網(wǎng)格支撐為0.4～0.5mm，在每個(gè)異形孔的端口區(qū)域添加工藝余量，沿孔徑內(nèi)徑單邊添加0.5～1.0mm工藝余量，工藝余量沿孔徑深度10～15mm，底部倒角為其中a為底部拉伸的余量。
作為優(yōu)選方案，所述3D打印工藝參數(shù)包括：激光功率為150～550W，掃描速度為500～1800mm/s，激光搭接為0.75～0.90mm，鋪粉層厚為0.02～0.04mm，光斑直徑為100～120μm，粉補(bǔ)系數(shù)為90～150％。
作為優(yōu)選方案，所述銅合金粉末的粒徑為5～70μm。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下的有益效果：
1、本發(fā)明采用3D打印技術(shù)制備銅合金異型孔冷卻模具的方法，減少工序，縮短制造周期60％以上；
2、采用本發(fā)明成形的銅合金異型孔冷卻模具，內(nèi)部表面質(zhì)量好，承壓能力優(yōu)異。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。以下實(shí)施例將有助于本領(lǐng)域的技術(shù)人員進(jìn)一步理解本發(fā)明，但不以任何形式限制本發(fā)明。應(yīng)當(dāng)指出的是，對(duì)本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)。這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
本實(shí)施方式提供了一種銅合金異形孔冷卻模具的制造方法，其包括如下步驟：
步驟1、根據(jù)銅合金異型孔冷卻模具的二維圖紙，采用三維畫(huà)圖軟件，構(gòu)建銅合金異型孔冷卻模具的三維數(shù)模，并以stl格式導(dǎo)出數(shù)模；
步驟2、采用商用三維修復(fù)軟件，對(duì)銅合金異型孔冷卻模具的stl格式三維數(shù)模進(jìn)行修復(fù)，去除三維數(shù)模中的錯(cuò)誤數(shù)據(jù)以及缺陷數(shù)據(jù)，滿(mǎn)足3D打印技術(shù)要求；
步驟3、采用商用三維修復(fù)軟件對(duì)銅合金異型孔冷卻模具進(jìn)行擺放角度分析、添加網(wǎng)格支撐、添加工藝余量以及做底部倒角，模具與刮刀角度為10～15°，網(wǎng)格支撐為0.4～0.5mm，在每個(gè)異型孔端口區(qū)域添加工藝余量，沿孔徑內(nèi)徑方向單邊添加0.5～1.0mm工藝余量，工藝余量沿孔徑深度10～15mm；底部倒角為其中a為底部拉伸的余量；
步驟4、采用商用切片軟件對(duì)步驟3的三維數(shù)模進(jìn)行切片分析，轉(zhuǎn)化成二維切片信息，并在切片軟件中對(duì)二維切片信息進(jìn)行錯(cuò)誤診斷及修復(fù)，待二維切片信息無(wú)誤后，生成相應(yīng)的加工程序文件，將異型孔冷卻模具的加工程序文件導(dǎo)入3D打印設(shè)備中；
步驟5、設(shè)定3D打印的工藝參數(shù)：激光功率為150～550W，掃描速度為500～1800mm/S，激光搭接為0.75～0.90mm，鋪粉層厚為0.02～0.04mm,光斑直徑為100～120μm，粉補(bǔ)系數(shù)為90％～150％；
步驟6、選取粒度范圍為5～70μm的銅合金粉末，在真空烘干后，將其加入到打印設(shè)備的料缸中。采用刮刀將銅合金粉末均勻地鋪在打印工作平臺(tái)的基板上，確保鋪粉均勻，然后關(guān)閉打印設(shè)備艙門(mén)，并開(kāi)始向設(shè)備成形艙室內(nèi)部充入惰性氣體，使艙室內(nèi)部的氧含量降到200ppm內(nèi)；
步驟7、開(kāi)啟3D打印設(shè)備，先對(duì)基板表面進(jìn)行預(yù)熱，加熱到100°后，根據(jù)銅合金異型孔冷卻模具加工程序的第一層軌跡，對(duì)工作平臺(tái)上的鋁合金粉末選擇性熔化，熔池冷卻并凝固成實(shí)體，第一層掃面兩遍，形成異型孔冷卻模具的第一層截面；
步驟8、成形缸下降單層高度，料缸上升一定高度，刮刀將粉末均勻地鋪在成形基板上，多余粉末收到回收料缸內(nèi)，激光沿加工程序軌跡掃描，逐層疊加，直至整個(gè)復(fù)雜薄壁管路零件的成形完成；
步驟9、成形結(jié)束后，冷卻到室溫狀態(tài)，將模具取出來(lái)，并采用高壓空氣將模具中的粉末吹出來(lái)，高壓空氣壓力為0.5～0.7Mpa，時(shí)間為5～10min；
步驟10、將模具異型孔的工藝余量加工成螺紋孔，可與流體拋光機(jī)的接頭相匹配連接，匹配連接后無(wú)泄漏；
步驟11、采用流體拋光機(jī)對(duì)模具異型孔進(jìn)行拋光，先采用碳化硅磨料對(duì)模具異型孔內(nèi)部拋光，壓力為2～5Mpa，拋光時(shí)間為10～15min，隨后采用高分子彈性磨料對(duì)模具異型孔內(nèi)部拋光，壓力為3～6Mpa，拋光時(shí)間為15～30min，最后用高壓水清洗異型孔內(nèi)部，異型孔內(nèi)部表面質(zhì)量不低于Ra0.8；
步驟12、拋光后，隨基板一起進(jìn)熱處理爐，熱處理制度：溫度為400℃～650℃，保溫時(shí)間2～6小時(shí)，隨爐冷卻到100℃以下出爐。
步驟13、熱處理后，對(duì)模具進(jìn)行密封打壓試驗(yàn)，承受壓力10MPa，至少10小時(shí)不泄露；
步驟14、測(cè)試后，采用線(xiàn)切割去除基板，采用數(shù)控加工方法去除異型孔內(nèi)部工藝余量以及外部多余余量，直至尺寸要求。
以上對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施例進(jìn)行了描述。需要理解的是，本發(fā)明并不局限于上述特定實(shí)施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在權(quán)利要求的范圍內(nèi)做出各種變形或修改，這并不影響本發(fā)明的實(shí)質(zhì)內(nèi)容。