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、電纜、開關(guān)裝置、變壓器等電工器材和熱交換器、管道、太陽能加熱裝置等導(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、分塊機械加工、焊前修整、焊接裝配、焊接、無損探傷、修整焊縫以及密封打壓等工序，整個制造周期非常長；合格率極低，高壓使用容易泄露，增加了使用成本。

相對于傳統(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)實現(xiàn)要素：

為了解決上述問題，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)明是通過以下技術(shù)方案實現(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：對步驟S1處理后的三維數(shù)模進行修復(fù)，以滿足3D打印的要求；

S3：對步驟S2后的三維數(shù)模進行擺放角度分析、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，并進行錯誤診斷和修復(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的基板上，同時3D調(diào)整打印設(shè)備的成形艙室的氧氣含量；

S6：開啟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銅合金粉末進行選擇性熔化，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)對第二層到第N層分別進行掃描成形，直至整個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，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的接頭相匹配的螺紋孔；

S10：對銅合金異形孔冷卻模具中的異型孔進行拋光后，將銅合金異型孔冷卻模具在400～650℃下進行熱處理；

S11：進行檢測，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。

具體實施方式

下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明進行詳細說明。以下實施例將有助于本領(lǐng)域的技術(shù)人員進一步理解本發(fā)明，但不以任何形式限制本發(fā)明。應(yīng)當(dāng)指出的是，對本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，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。這些都屬于本發(fā)明的保護范圍。

本實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，對銅合金異型孔冷卻模具的stl格式三維數(shù)模進行修復(fù)，去除三維數(shù)模中的錯誤數(shù)據(jù)以及缺陷數(shù)據(jù)，滿足3D打印技術(shù)要求；

步驟3、采用商用三維修復(fù)軟件對銅合金異型孔冷卻模具進行擺放角度分析、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步驟3的三維數(shù)模進行切片分析，轉(zhuǎn)化成二維切片信息，并在切片軟件中對二維切片信息進行錯誤診斷及修復(fù)，待二維切片信息無誤后，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的基板上，確保鋪粉均勻，然后關(guān)閉打印設(shè)備艙門，并開始向設(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、開啟3D打印設(shè)備，先對基板表面進行預(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，對工作平臺上的鋁合金粉末選擇性熔化，熔池冷卻并凝固成實體，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，并采用高壓空氣將模具中的粉末吹出來，高壓空氣壓力為0.5～0.7Mpa，時間為5～10min；

步驟10、將模具異型孔的工藝余量加工成螺紋孔，可與流體拋光機的接頭相匹配連接，匹配連接后無泄漏；

步驟11、采用流體拋光機對模具異型孔進行拋光，先采用碳化硅磨料對模具異型孔內(nèi)部拋光，壓力為2～5Mpa，拋光時間為10～15min，隨后采用高分子彈性磨料對模具異型孔內(nèi)部拋光，壓力為3～6Mpa，拋光時間為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，隨基板一起進熱處理爐，熱處理制度：溫度為400℃～650℃，保溫時間2～6小時，隨爐冷卻到100℃以下出爐。

步驟13、熱處理后，對模具進行密封打壓試驗，承受壓力10MPa，至少10小時不泄露；

步驟14、測試后，采用線切割去除基板，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。

以上對本發(fā)明的具體實施例進行了描述。需要理解的是，本發(fā)明并不局限于上述特定實施方式，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)明的實質(zhì)內(nèi)容。