一种筛网制造方法与流程

本发明涉及增材制造，尤其涉及一种筛网制造方法。

背景技术：

1、筛网又称为丝网，是区别于普通网状产品的、有严格的网孔尺寸并且能够对物体颗粒进行分级筛选的网状产品。目前筛网被广泛地应用于农业、工业、科技、国防乃至日常生活等各个领域。筛孔大小从几毫米到几十微米不等。筛网一般具有极高的抗压强度，不易产生变形、收缩、延伸等情况。网孔的设计要有规则、精确，具有可靠的过滤精度。还要求具有耐高温、耐化学腐蚀，具有较好的耐磨性，可成形性的性能。

2、传统的筛网制造方法主要包括编织、拉伸和焊接等。然而，这些方法在制造具有高开孔率、复杂结构和多种功能的筛网时存在一定的局限性。增材制造技术作为一种将数字化设计转化为实体产品的先进制造技术，为筛网制造方法提供了一种新的方式。但是工业上采用增材制造技术制造筛网时使用的粉末粒径范围通常在10～300μm之间，当粉末平均颗粒为50μm时，粉末可以完全清出的孔约为300μm，而且在通道内的粘连粉末还会堵塞孔隙，实现微小孔隙尺寸筛网的制造存在一定的难度。

技术实现思路

1、鉴于上述的分析，本发明实施例旨在提供一种筛网制造方法，用以解决以下技术问题中的至少一个：(1)传统的筛网制造方法难以在工业上实现微小孔隙尺寸；(2)难以实现微小孔隙尺寸筛网的大面积制造；(3)难以实现复杂点阵结构；(4)难以实现筛网局部可控和大跨度孔隙筛网一体化制造；(5)微小孔隙尺寸筛网生产效率低，成本高。

2、一方面，本发明公开了一种筛网制造方法，通过增材制造技术制备点阵网格结构，然后通过塑性变形将筛网的孔隙尺寸减小，得到小孔隙尺寸筛网。

3、该筛网制造方法包括以下步骤：

4、s1：通过增材制造技术制备点阵网格结构；

5、s2：对步骤s1制备的点阵网格结构进行塑性变形，使得点阵网格结构发生整体或者局部塑性变形，将孔隙尺寸减小。

6、进一步的，所述点阵结构包括但不限于空间螺旋结构、空间倾斜结构和球杆点阵结构。

7、进一步的，步骤s1中，利用cad软件设计筛网的三维模型时需要考虑的因素包括筛网的孔径、孔形、孔隙率、网格密度、网格形状，根据这些因素进行参数的设置，然后将其转化为数字模型；利用仿真迭代塑性变形设置参数时需要考虑变形前后孔隙尺寸的变化。

8、进一步的，步骤s2中，所述增材制造技术包括激光选区烧结、激光送粉熔覆、电子束熔融、粘结剂喷射打印成形、电弧增材技术。

9、进一步的，所述筛网材料包括铝合金、镁合金、不锈钢、钛合金、高温合金、中熵合金、高熵合金、金属基复合材料。

10、进一步的，步骤s3中，所述塑性变形是根据筛网结构和功能需求设计合理的成形区域，整体单向或多向压缩变形，或者局部压缩变形。

11、进一步的，步骤s3中，塑性变形过程中，控制不同区域的材料温度、压力参数。

12、进一步的，所述筛网的开孔率控制范围为10％～90％，以满足不同应用场景的需求。

13、另一方面，本发明公开了一种筛网，根据以上所述的制备方法制备得到。

14、与现有技术相比，本发明至少可实现如下有益效果之一：

15、1、可以在工业上实现微小孔隙尺寸。传统的筛网制造方法难以实现微小孔隙尺寸，而增材制造技术作为一种先进制造技术，为筛网制造方法提供了一种新的方式。工业上采用增材制造技术制造筛网时使用的粉末粒径范围通常在10～300μm之间，当粉末平均颗粒为50μm时，粉末可以完全清出的孔为300μm，而且在通道内的粘连粉末还会堵塞孔隙，实现微小孔隙尺寸筛网的制造存在一定的难度。本发明提供了一种筛网制造方法，该方法通过增材制造制备点阵网格结构，点阵结构筛网可以使用较小的网眼尺寸，从而提高对细小颗粒的筛分效果，然后通过塑性变形技术在点阵结构的基础上再对整体或者局部塑性变形，进一步将筛网的孔隙尺寸减小，达到实现微小孔隙尺寸的目的。

16、2、为实现微小孔隙尺寸筛网的大面积制造提供了可能。传统增材制造微小孔隙尺寸筛网，需要选用极细的粉末，以达到所需的精度和孔隙大小。然而受到增材制造技术的限制，通常只能处理较小的零件。目前，已经有一些增材制造技术可以制造大尺寸器件，例如熔融沉积成形(fdm)和选区激光烧结(sls)。但是，这些技术在制造微小孔隙尺寸筛网时可能会遇到一些问题，例如精度和孔隙率控制等。本发明提供了一种筛网制造方法，该方法不需要专门选用极细的粉末或激光束，而是采用工业常用粒径的粉末，通过增材制造制备点阵网格结构，点阵结构筛网可以使用较小的网眼尺寸，从而提高对细小颗粒的筛分效果，然后通过塑性变形技术在点阵结构的基础上再对整体或者局部塑性变形，进一步将筛网的孔隙尺寸减小，本发明可以制造出0.8m×0.8m×1.25m甚至更大尺寸的器件，为实现微小孔隙尺寸筛网的大面积制造提供了可能。

17、3、可以实现复杂点阵结构。传统筛网制造技术在实现复杂结构和多功能设计方面存在一定的局限性。本发明提供了几种特殊的点阵结构如空间倾斜结构、空间螺旋结构、球杆点阵结构。空间倾斜结构是其元素(如杆、线或丝)在空间中不是垂直或水平排列，而是以一定的角度倾斜，筛网的网孔不是正方形或矩形，而是菱形或其他形状，且这些形状以一定的角度倾斜；所述空间螺旋结构是指网孔或筛网线以螺旋形式排列，这种结构可以在不增加筛网厚度的情况下增加其强度，并且螺旋形状有助于分散受力，减少材料的疲劳；所述球杆点阵结构是由球形节点和连接这些节点的杆组成，形成一个三维的点阵，球杆结构可以提供很好的强度和稳定性，同时允许材料通过筛网的间隙。这些点阵结构适合变形，本发明将增材制造技术和塑性成形技术相结合进行筛网制造，适合变形的点阵结构为塑性成形技术提供了便利，通过整体成形或局部成形，可以在筛网的不同部位进行定制化设计，增加筛网的功能性。

18、4、可以实现筛网局部可控和大跨度孔隙筛网一体化制造。本发明在特殊的适合变形的点阵结构基础上，将增材制造技术和塑性成形技术相结合进行筛网制造，适合变形的点阵结构为塑性成形技术提供了便利，通过整体成形或局部成形，可以实现筛网局部可控设计，为实现大跨度孔隙筛网一体化制造提供了可能。

19、5、微小孔隙尺寸筛网生产效率高，成本低。本发明提供了一种筛网制造方法，该方法不需要专门选用较贵的极细的粉末，而是采用普通的工业常用粒径的粉末，也不需要选用专门昂贵的增材制造设备，只需要普通的增材制造设备，通过增材制造和塑性成形技术相结合的方式，就能制造出微小尺寸的筛网，常用粒径的粉末增材制造的效率比较高，可以有效节省时间，该方法操作简单，成本低廉，且生产效率高。

20、6、本发明提供的三种点阵结构均易于变形，变形后可将孔隙尺寸减小，该结构为后期塑性成形提供了可能。

21、本发明提供的空间螺旋点阵结构包括空间螺旋结构单元，空间螺旋结构单元由上层内环、上层外环、下层内环、下层外环以及连接各环之间的连接杆，连接杆的端部通过沿环周向均匀分布的球形节点与环连接，且连接杆在内外环之间、上下环之间均为倾斜设置，即内外环所在平面内的连接杆不过环心，上下外环、上下内环所在的环周面内的连接杆与环轴向不平行，在对空间螺旋点阵结构进行塑性变形时，连接杆可以发生压缩，将点阵结构的孔径减小，达到实现微小孔径的目的。

22、本发明提供的空间倾斜点阵结构包括空间倾斜结构单元，空间倾斜结构单元由上、下层对应的球形节点之间的4个倾斜的连接杆相连，连接杆的端部通过球形节点与上层、下层的边连接，且连接杆在上、下层之间均为倾斜设置，即上、下层对应的球形节点之间的连接杆不与上、下层的长方形平面垂直，在对空间倾斜点阵结构进行塑性变形时，连接杆可以发生压缩，将点阵结构的孔径减小，达到实现微小孔径的目的。

23、本发明提供的球杆点阵结构包括球杆点阵结构单元，球杆点阵结构单元由上、下层对应的球形节点之间由4条向内弯曲的v型杆相连，v型杆弯曲的两侧长度相同，连接杆的端部通过球形节点与上层、下层的边连接，且v型杆延长线均在所述上、下层正方形中心的连接轴线上，v型杆不与上、下层的正方形平面垂直，在对球杆点阵结构进行塑性变形时，连接杆可以发生压缩，将点阵结构的孔径减小，达到实现微小孔径的目的。

24、本发明中，上述各技术方案之间还可以相互组合，以实现更多的优选组合方案。本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分优点可从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过说明书以及附图中所特别指出的内容来实现和获得。