技术领域

本发明属于机械部件的3D打印技术领域，具体涉及一种3D打印制造空气变形喷嘴的方法。

背景技术

空气变形喷嘴是生产空气变形纱的关键部件，作为纺织行业用空气变形机的核心部件对空气变形纱(ATY)产品质量和生产率有着决定性影响。由于该喷嘴依靠压缩空气产生涡流使化纤变形和产生不同的质感，要求其表面粗糙度值很小。由于空气变形喷嘴在工作中受到高速气流及被加工长丝和空气中含微粒的连续不断的冲击和摩擦，因此空气变形喷嘴最普遍、最常见的失效形式是磨损超差，且由于长丝上有微量或者少量的油剂和水份，具有一定的腐蚀性，因此要求喷嘴具有一定的耐蚀性。所以，空气变形喷嘴材料应具有高的硬度、高的耐磨性、低的摩擦系数和一定的抗腐蚀性。且空气变形喷嘴结构复杂，孔径小于1mm，传统的制备工艺操作较为复杂，难以批量化生产且制作精度不够，因此开发一种能够在毫米尺寸维度内进行精细化控制的制造技术成为关键问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种3D打印制造空气变形喷嘴的方法，解决了现有技术中制作精度不够，影响产品使用效果的问题。

本发明所采用的技术方案是，一种3D打印制造空气变形喷嘴的方法，按照以下步骤实施：

步骤1、对打印所使用的微粉材料进行处理

1.1)选用TaC与Ni的比例为1：5％-15％，两者一起称为金属基陶瓷微粉，在金属基陶瓷微粉中加入乙二醇进行润湿；

1.2)金属基陶瓷微粉润湿后加入硅烷偶联剂，使骨架材料与掺杂材料相结合；

1.3)将上述的基团在球磨机中球磨，金属基陶瓷微粉颗粒变为分布均匀且处于分散状态的微粉，制得符合打印要求的微粉材料；

步骤2、打印空气变形喷嘴

2.1)建立打印对象空气变形喷嘴的3D模型，输出为STL格式并对空气变形喷嘴3D模型进行切片分层，将需要成型制件的STL格式数据导入3D打印设备；

2.2)设置参数，进行金属基陶瓷微粉的铺层，激光扫描烧结成型；

步骤3、对完成打印的空气变形喷嘴进行表面处理

3.1)将打印好的空气变形喷嘴浸渍在蒸汽罐里，进行抛光处理；

3.2)将完成抛光处理的空气变形喷嘴淬油，在100℃-300℃回火1小时；

3.3)将完成回火处理的空气变形喷嘴置于冷等静压机中，浸入甲基硅油中，抽真空至0.01-0.001Pa，保压10-30分钟；然后去真空，通入15-150MPa压缩空气，保压10-30分钟，得到成品空气变形喷嘴。

本发明的有益效果是，该3D打印制造空气变形喷嘴的方法，能够解决传统制备工艺操作复杂、制备精度不够的问题。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明进行详细说明。

本发明3D打印制造空气变形喷嘴的方法，按照以下步骤实施：

步骤1、对打印所使用的微粉材料进行处理

1.1)制备喷嘴选用的材料为TaC+Ni微粉，TaC与Ni的比例为1：5％-15％，微粉粒径均为0.5-10μm，两者一起称为金属基陶瓷微粉，在金属基陶瓷微粉中加入乙二醇进行润湿；

TaC微粉具有耐磨损、高硬度、高熔点、高耐腐蚀、耐氧化等特点，为降低后续过程中的烧结温度，在TaC微粉中掺杂Ni微粉，以TaC微粉作为骨架材料，以Ni微粉作为掺杂材料建立强度，同时能够降低后续烧结过程的烧结温度，增强空气变形喷嘴的耐磨性、耐腐蚀性、耐氧化性及硬度。

TaC+Ni金属基陶瓷微粉在打印前进行的表面处理，使得粉末分散均匀，打印出的空气变形喷嘴组织更加细腻，性能更加优越。

1.2)金属基陶瓷微粉润湿后加入适量的硅烷偶联剂，使骨架材料与掺杂材料相结合；

1.3)将上述的基团在球磨机中球磨，在球磨机剪切力作用下，金属基陶瓷微粉颗粒通过剪切力作用变为分布均匀且处于分散状态的微粉，制得符合打印要求的微粉材料。

步骤2、打印空气变形喷嘴

2.1)建立打印对象空气变形喷嘴的3D模型，输出为STL格式并对空气变形喷嘴3D模型进行切片分层，将需要成型制件的STL格式数据导入3D打印设备，打印对象为空气变形喷嘴；

2.2)设置参数，进行金属基陶瓷微粉的铺层，每层铺层的厚度设置为0.01-0.1mm，激光扫描烧结成型；

具体参数设置如表1所示，激光扫描间距为0.01-0.1mm，激光功率为1-10Kw，扫描速度5mm/s，每一个扫描行程为10-50个喷嘴，扫描模式为X-Y-STA，其含义是先X向扫描，再Y向扫描，最后扫描轮廓。

表1、激光扫描工艺参数

步骤3、对完成打印的空气变形喷嘴进行表面处理

3.1)将打印好的空气变形喷嘴浸渍在蒸汽罐里，进行抛光处理；

3.2)将完成抛光处理的空气变形喷嘴淬油，在100℃-300℃回火1小时；

3.3)将完成回火处理的空气变形喷嘴置于冷等静压机中，浸入甲基硅油中，抽真空至0.01-0.001Pa，保压10-30分钟；然后去真空，通入15-150MPa压缩空气，保压10-30分钟，得到成品空气变形喷嘴。

本发明方法的制备工艺操作简单、制备过程精度高。