[發(fā)明專利]一種用于增材制造的透氣模具鋼成形工藝方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011170312.9
• 申請日: 2020-10-28
• 公開（公告）號: CN112276084A
• 公開（公告）日: 2021-01-29
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王琪
• 申請（專利權(quán)）人: 上海艾斯拓?fù)涔芾碇行模ㄓ邢藓匣铮?/a>
• 主分類號: B22F3/105
• 分類號: B22F3/105;B33Y10/00;B33Y50/02
• 代理公司: 南京勤行知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 32397
• 代理人: 呂波

本發(fā)明公開了一種用于增材制造的透氣模具鋼成形工藝方法，具體步驟如下：先選取欲成型粉體為模具鋼粉，然后利用激光選區(qū)熔化設(shè)備選取適當(dāng)?shù)墓に噮?shù)進(jìn)行單道燒結(jié)試驗(yàn)、測量單道燒結(jié)寬度，然后根據(jù)所需的孔徑確定透氣模具鋼燒結(jié)的線間距，再設(shè)置每層二次曝光，第二次曝光使用與第一次曝光方向呈90°的掃描路徑進(jìn)行掃描，層間掃描方向旋轉(zhuǎn)90°，按照此設(shè)置對STL格式文件進(jìn)行切片分層處理，以3D打印格式文件導(dǎo)出，最后利用激光選區(qū)熔化設(shè)備按照所述掃描路徑和工藝參數(shù)對模具鋼分體進(jìn)行成型。本發(fā)明可以制備得到的透氣模具鋼孔徑尺寸可控、分布均勻且內(nèi)部孔隙連通性好，透氣性佳。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及模具鋼成型技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種用于增材制造的透氣模具鋼成形工藝方法。

背景技術(shù)

注塑模具在塑料注塑過程中，模具設(shè)計者需要考慮設(shè)置排氣結(jié)構(gòu)來排出腔內(nèi)的氣體，然而某些特定的模具結(jié)構(gòu)中，在模具上設(shè)計排氣槽比較困難，目前比較有效的解決排氣的辦法是在模腔壁上安裝透氣鋼鑲嵌塊，利用透氣鋼內(nèi)部的孔隙使得氣體順利排出，而粘性的塑料不會進(jìn)入到孔隙當(dāng)中。傳統(tǒng)的制備透氣鋼主要是粉末冶金法，以金屬粉末為原料，經(jīng)過一種或多種方式成型和燒結(jié)，制造出半致密的金屬材料，其內(nèi)部含有連通或者半連通的孔隙結(jié)構(gòu)。

激光選區(qū)熔化(Selective Laser Melting，SLM)是目前金屬3D打印中應(yīng)用較為廣泛的一種前沿技術(shù)，其融合了計算機(jī)三維輔助設(shè)計、數(shù)控技術(shù)、激光加工、材料科學(xué)等多個學(xué)科的先進(jìn)技術(shù)，利用激光逐層掃描，將預(yù)先鋪好的粉末選擇性地熔化并與已成型部分連接為一體，實(shí)現(xiàn)材料的三維成形，已經(jīng)在模具制造行業(yè)得到了廣泛的應(yīng)用。相比傳統(tǒng)的制造技術(shù)，激光選區(qū)熔化在生產(chǎn)周期、設(shè)計靈活性、定制化等多方面具有優(yōu)勢。而且經(jīng)過一段時期的發(fā)展，現(xiàn)階段激光選區(qū)熔化技術(shù)通過適配一定的切片軟件可以在加工路徑規(guī)劃階段實(shí)現(xiàn)對激光束移動的靈活精準(zhǔn)控制，通過對激光功率（laser power）、加工速度（speed）、線間距（hatch distance）、曝光次數(shù)等的調(diào)節(jié)可以實(shí)現(xiàn)更加精細(xì)的結(jié)構(gòu)成形。

傳統(tǒng)的使用3D打印技術(shù)制備透氣模具鋼主要有兩種：一是通過在金屬粉末中添加氟硼酸鉀發(fā)泡劑、氰化物發(fā)泡劑或氮化鉻發(fā)泡劑等辦法，利用激光在熔化粉末的過程中同步熔化造孔劑分解出氣體而使得樣件內(nèi)部具有蜂窩狀微孔結(jié)構(gòu)。這種方法制作的透氣鋼孔隙分布不均勻且孔隙大小波動范圍大，孔隙內(nèi)部連通效果不可控，極易在制造過程中報廢或使用過程中產(chǎn)生漏膠及堵塞行為；二是在設(shè)計階段直接采用CAD造型預(yù)設(shè)的思路，利用點(diǎn)陣或晶格的方法將實(shí)體構(gòu)件劃分為多孔形狀，再利用3D打印成形復(fù)雜結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢進(jìn)行制造，這種方法的確可以制備出疏松多孔結(jié)構(gòu)，但能制備的最小的孔徑大小在200μm以上，尺寸較大，不符合透氣模具鋼材料孔徑的范圍要求。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明需要解決的技術(shù)問題是提供一種透氣模具鋼和激光選區(qū)熔化制備透氣模具鋼的方法，制備得到的透氣模具鋼孔徑尺寸可控、分布均勻且內(nèi)部孔隙連通性好，透氣性佳。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采取的技術(shù)方案是：一種用于增材制造的透氣模具鋼成形工藝方法，具體步驟如下：

第一步：選取欲成型粉體為模具鋼粉；

第二步：利用激光選區(qū)熔化設(shè)備選取適當(dāng)?shù)墓に噮?shù)進(jìn)行單道燒結(jié)試驗(yàn)、測量單道燒結(jié)寬度；

第三步：根據(jù)所需的孔徑確定透氣模具鋼燒結(jié)的線間距；

第四步：設(shè)置每層二次曝光，第二次曝光使用與第一次曝光方向呈90°的掃描路徑進(jìn)行掃描，層間掃描方向旋轉(zhuǎn)90°，按照此設(shè)置對STL格式文件進(jìn)行切片分層處理，以3D打印格式文件導(dǎo)出；

第五步：利用激光選區(qū)熔化設(shè)備按照所述掃描路徑和工藝參數(shù)對模具鋼分體進(jìn)行成型。

作為本發(fā)明進(jìn)一步的方案，所述第一步中模具鋼粉材料包括18Ni300或CX或H13或S136。