一種充磁式磁性材料3d冷打印裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于新型先進快速制造裝置領域，涉及一種能夠直接打印磁性合金粉料漿并且在打印過程中可進行定向充磁的3D冷打印裝置。
【背景技術】
[0002]傳統的磁性材料成型工藝主要有干壓成型和熱壓鑄成型。干壓成型常出現坯體強度不夠、坯體裂紋、坯體單質量、尺寸易變動和坯體粘模等問題。熱壓鑄成型常出現料漿壓不滿、坯件毛刺大、坯件有裂紋、坯件有裂紋、坯件有氣孔、坯件變形等問題。3D打印(3DPrinting)是以數字模型文件為基礎，將粉末狀金屬或塑料等可粘合材料，通過逐層打印使層與層之間相互黏結，構成一個實體模型的新興的快速成型技術。目前，快速成型技術主要有黏結劑噴射式成形技術(3DP)、熔融沉積式快速成型技術(FDM)、選擇性激光熔化成型技術(SLM)、選擇性激光燒結成形技術(SLS)和光聚合式成形技術(SLA)。
[0003]然而，現有的3D打印技術存在著許多問題:第一，現檢索出專利文獻191319667861.6提供了一種3D打印快速成型裝置，其實質就是一種黏結劑噴射式成形技術，但其中滾輪鋪粉過程比較繁瑣，會導致打印周期的延長，另外其噴頭的出膠量及出膠速度難以精確控制；第二，對于熔融沉積式快速成型技術，其技術大多應用于熱塑性高分子塑料，難以應用于熔點較高的金屬材料，在其打印過程中，會出現送絲輪滑絲、擠出頭組件堵塞、打印物品翹邊等問題；對于選擇性激光熔化成型技術和選擇性激光燒結技術，雖然精度較高，適用材料也比較廣泛，但其選用激光作為熱源，對應的溫控裝置需要在很高功率下工作，因此對設備的要求高，工作環境較苛刻。第三，對于光聚合式成形技術，SLA系統要對液體進行操作的精密設備，對工作環境要求苛刻，造價高昂，使用和維護成本過高，成型件多為樹脂類，強度，剛度，耐熱性有限，不利于長時間保存。第四，對于各種成形技術，目前很少應用于磁性材料3D打印。因此，需要開發一種設備簡單、成本低廉、精度高、能耗低的新型磁性合金粉3D打印技術。
[0004]3D冷打印是一種不需要熱源，直接將含有一定固含量的料漿噴射在工作臺上打印出零件的新型技術。其中料漿具有三個基本要求:第一，是一種假塑性流體；第二，較高的固含量；第三，在室溫下或者在其他固化劑作用下能夠迅速固化。所成形的零件還需要一定的后處理，如干燥、燒結等，從而得到最后的零件。將磁性材料與3D冷打印技術結合起來，用以打印復雜尺寸的磁性零件，必將推動磁性材料行業得快速發展。目前，將3D打印與磁性材料結合的有關報道較少，本發明基于這樣的事實提供了一種充磁式磁性材料3D冷打印裝置。
【發明內容】
[0005]本發明的目的在于提供了一種充磁式磁性材料3D冷打印裝置，此裝置將3D打印技術應用于磁性材料生產工藝，并且在其打印過程中可進行定向充磁。
[0006]為了達到上述目的，本發明采用如下述技術方案:一種充磁式磁性材料3D冷打印裝置，其特征在于由計算機控制中心、步進電機、驅動裝置、儲液器、料筒、打印機頭、輸料管、微型充磁器、冷打印X-Y工作臺和加熱板組成。所述的計算機控制中心分別控制步進電機、固化劑驅動裝置、料漿驅動裝置、壓力傳感器和加熱板；所述的步進電機控制冷打印X-Y工作臺和打印機頭，冷打印X-Y工作臺可沿X軸方向和Y軸方向移動，打印機頭可沿Z軸方向移動；所述的儲液器以及料筒分別與固化劑驅動裝置和料漿驅動裝置通過輸料管連通，之后再通過輸料管與打印機頭連通，形成物料運輸路徑；所述的儲液器內裝固化劑液體；所述的料筒內裝磁性合金粉料漿；所述的打印機頭由料漿噴嘴、固化劑噴嘴、噴網、不銹鋼端蓋和壓力傳感器組成，料漿噴嘴用于完成料漿打印動作，固化劑噴嘴用于完成固化劑噴灑動作；所述的微型充磁器用于在不同磁場條件下對3D打印磁性構件進行邊打印邊定向充磁的工作過程；
[0007]所述的料漿驅動裝置為葉片式栗、活塞栗、柱塞栗、齒輪栗、螺桿栗、壓電栗和電潤濕栗的其中一種。
[0008]所述的固化劑驅動裝置為齒輪栗、螺桿栗和蠕動栗的其中一種。
[0009]所述的磁性材料料漿由有機溶劑和鍶鐵氧體粉末、錳鋅鐵氧體粉、鋇鐵氧體粉末、鎳鋅鐵氧體粉末、硅鋼粉、釹鐵硼的快淬粉、HDDR粉或氣霧化粉其中一種所組成。
[0010]所述的料楽噴嘴直徑為10um?1.2mm,固化劑噴嘴直徑為0.1?1mm,噴網目數為500?800#’固化劑噴嘴與料漿噴嘴間距在0.4?2mm，且保持在同一水平面，噴網將用于均勻噴灑固化劑。
[0011]所述的微型充磁器，可以通過調節輸出電流大小，可對3D打印磁性材料構件進行不同程度的定向充磁。
[0012]所述壓力傳感器安裝在固化劑噴嘴和料漿噴嘴頂端，用于將檢測到的壓力可控制使用。
[0013]所述的輸料管和冷打印X-Y工作臺采用聚四氟乙烯材料制造，防止有機溶劑侵蝕。
[0014]與現有成型技術相比，本發明具有以下優點:設備簡單、安裝方便；成本低廉，不需要昂貴的激光光學設備及光敏材料；產品生產周期短，無需切削刀具及模具，可打印各種復雜磁性材料構件；打印過程中可對磁性零件進行邊打印邊充磁的操作過程，提高磁性材料性能；維護成本低，對工作環境沒有特殊要求，可用于工業化生產。
【附圖說明】
[0015]附圖1為本發明中一種充磁式磁性材料3D冷打印裝置結構示意圖；
[0016]附圖2為本發明中打印機頭結構示意圖；
[0017]附圖標記說明:1、計算機控制中心；2、步進電機；3、固化劑驅動裝置；4、料漿驅動裝置；5、儲液器；6、料筒；7、輸料管；8、打印機頭；9、微型充磁器；10、電源控制器；11、冷打印X-Y工作臺；12、加熱板；13、冷打印成型件；14、不銹鋼端蓋；15、料漿噴嘴；16、噴網；17、固化劑噴嘴；18、壓力傳感器；19、充磁線圈。
【具體實施方式】
[0018]以下結合附圖對本發明做進一步的詳細說明。
[0019]本發明的一種充磁式磁性材料3D冷打印裝置由計算機控制中心(1)、步進電機
(2)、固化劑驅動裝置(3)、料漿驅動裝置(4)、儲液器(5)、料筒￠)、輸料管(7)、打印機頭
(8)、微型充磁器(9)、冷打印X-Y工作臺(11)和加熱板(12)組成；所述的計算機控制中心
(I)，分別控制步進電機(2)、驅動裝置(3)、驅動裝置(4)、壓力傳感器(18)和加熱板(12);所述的步進電機⑵控制冷打印X-Y工作臺(11)和打印機頭(8)，將冷打印X-Y工作臺
(II)沿X軸方向和Y軸方向移動，將打印機頭⑶沿Z軸方向移動；所述的儲液器(5