金屬3D打印成形制件后處理方式,！

3D打印成形制件概述：

3D打印技術(shù)能夠直接成形力學性能優(yōu)良,、結(jié)構(gòu)復雜的金屬構(gòu)件,，具有傳統(tǒng)加工方法無法相比的優(yōu)點所以該技術(shù)有望為航空航天、國防工業(yè)重大裝備中大型難加工金屬構(gòu)件的制造提供一條快速,、柔性,、低成本的技術(shù)途徑。但由于未能有效解決制造過程中熱/內(nèi)應力,、內(nèi)部缺陷等的控制問題,，3D打印技術(shù)還難以應用于航空航天關(guān)鍵主承力構(gòu)件、大型復雜模具等高端領域,。3D打印具有高性能粉末制備,、復雜結(jié)構(gòu)直接制造、表面控形,、后處理控性一體化的獨特特征,。隨著近幾年的3D打印技術(shù)大力發(fā)展，市場潛力巨大,，受到許多工業(yè)廠商的關(guān)注,。

后處理方式：

1. 熱等靜壓致密化處理

熱等靜壓（HIP）是一種集高溫、高壓于一體的處理工藝,。被加工件在高溫高壓的共同作用下,，各向均衡受壓，故加工產(chǎn)品的致密度高,、均勻性好,、性能優(yōu)異。吳鑫華院士新近開發(fā)的近凈成形熱等靜壓工藝,，與國內(nèi)市場大部分熱等靜壓工藝截然不同,。采用該工藝處理的3D打印成形制件各方面性能有了實質(zhì)性提高，特別是在微觀組織與力學性能方面保持高度的一致性與重復性,。3D打印成形制件不可避免存在孔洞與缺陷,，需要借助外力作用來消除，而HIP毫無疑問是最佳選擇之一,。HIP工藝通過使材料發(fā)生蠕變及塑性變形,，可減少部件內(nèi)部的空隙及缺陷，甚至可使空隙和缺陷消失,。

熱等靜壓的具體做法是:將制件放置到密閉的容器中,，向制件施加各向同等的壓力并施以高溫，在高溫高壓的作用下，制件得以燒結(jié)和致密化,。熱等靜壓是高性能材料生產(chǎn)和新材料開發(fā)不可或缺的手段,。熱等靜壓可以用于直接粉末成形，粉末裝入包套（作用類似模具,，可以采用金屬,，如低碳鋼、鎳,、鉬等制作,，也可用于陶瓷制作）中，然后使用氮氣,、氬氣作加壓介質(zhì),，通過加熱加壓使粉末直接燒結(jié)成形；或者對成形后有疏松,、縮孔的鑄件（包括鋁合金,、鈦合金、鎳基合金,、高溫合金等）進行熱化處理,，通過熱等靜壓處理后，鑄件密度可達到100%,，鑄件的整體力學性能都會得到提高,。

2. 真空淬火與回火處理

按采用的冷卻介質(zhì)的不同，真空淬火處理可分為油淬,、氣淬,、水淬等。其中氣淬是指將工件在真空中加熱后再在充以高純度中性氣體(如氮氣的冷卻室中進行冷卻,。適用于氣淬的有高速鋼和高碳高鉻鋼等馬氏體臨界冷卻速度較低的材料,。真空猝火可以提高金屬表面光亮，提高制件的使用壽命,。

真空回火目的是將已經(jīng)過淬火的3D打印成形制件的優(yōu)勢(產(chǎn)品不氧化,、不脫碳、表面光亮,、無腐蝕污染等)保持下來,，并消除淬火應力，穩(wěn)定組織,。如3D打印成形的TC4鈦合金制件,，經(jīng)真空回火處理后其強度與常規(guī)機加工制件所差無幾，但塑性卻明顯增強,。如果需要高的表面質(zhì)量，制件在完成真空淬火和固溶熱處理后，進行回火和沉淀硬化時仍應采用真空爐,。從而提高產(chǎn)品品質(zhì),，使產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定又耐磨，壽命得到了提高,。

3. 真空退火與正火處理

真空退火除了要達到改變3D打印金屬構(gòu)件晶體結(jié)構(gòu),、細化組織、消除應力等改性目的以外,，還要發(fā)揮真空加熱防止氧化脫碳,、除氣脫脂、使氧化物蒸發(fā)的作用,，從而進-步增大制件表面光亮度和提高其力學性能,。

正火既可以作為3D打印金屬構(gòu)件的最終熱處理工序，也可以作為預備熱處理工序,。正火代替退火可提高零件的力學性能;對于一-些受力不大的工件,，正火可代替調(diào)質(zhì)處理作為最終熱處理工序，簡化熱處理工藝,；也可作為用感應加熱方法進行表面淬火前的預備熱處理工序,。

4. 噴砂處理

主要是對SLM成形過程進行優(yōu)化,成形表面粗糙度Ra<10μm的金屬零件,但是這樣的表面粗糙度在很多場合還是無法滿足應用的要求。為了進-步改善SLM成形制件的表面粗糙度,，需要對其進行手工打磨,、噴砂、電解拋光等處理,。

噴砂是一種很常見的零件加工后處理技術(shù),，是指采用高壓空氣形成高速噴射束將噴料噴射到待處理零件表面，通過磨料對零件表面的沖擊和切削作用,，改善零件表面的清潔度和粗糙度,。噴砂處理是一種通用、迅速,、效率較高的清理方法,而且可以任意選擇處理后的粗糙度,。

噴砂工藝流程為:清洗、去油→噴砂→防銹,具體步驟如下,。

（1）仔細檢查,，清除粉末、飛濺物等附著物,，并清洗表面油脂及可溶污物,，對無用的支撐或連接物也應做妥善處理。

（2）先開照明燈,，后開壓縮空氣閥門,將噴嘴空噴2~5 min,，使管道中的水分噴掉，以免使砂子潮濕，然后關(guān)嚴壓縮空氣閥門,，將輸砂管插到砂中,。

（3）將零件送人工作箱,關(guān)上箱門。

（4）啟動抽風設備,，打開壓縮空氣閥門,，進行噴砂。

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在制件成形過程中,，我們需要注意激光加熱溫度和室內(nèi)含氧量,，避免粉末出現(xiàn)松散，導致成形制件不牢固,，造成后期處理復雜,。