[發明專利]一種提高激光選區熔化成形模具鋼性能的后處理方法

有效

• 申請號: 202110393981.0
• 申請日: 2021-04-13
• 公開（公告）號: CN113118463B
• 公開（公告）日: 2023-08-01
• 發明（設計）人: 王東生;李思文;褚嘉慶;何福蓉;陳平雄
• 申請（專利權）人: 銅陵學院;山東沂人智能制造科技有限公司
• 主分類號: B22F10/64
• 分類號: B22F10/64;B22F10/66;B22F10/28;B33Y40/20;C22C38/02;C22C38/04;C22C38/22;C22C38/60;C21D10/00;B33Y70/00
• 代理公司: 合肥中谷知識產權代理事務所(普通合伙) 34146
• 代理人: 洪玲

本發明公開了一種提高激光選區熔化成形模具鋼性能的后處理方法，屬于激光增材制造技術領域，包括以下步驟：步驟S1：用三維軟件實現模具零件的建模，對成形零件進行加支撐及切片處理，再以模具鋼粉末為成形材料，采用激光選區熔化設備獲得成形模具零件；步驟S2：將步驟S1中所述成形模具零件進行熱等靜壓處理；步驟S3：將經過步驟S2處理的成形模具零件進行固溶及時效處理；步驟S4：將經過步驟S3處理的成形模具零件局部需要強化區域表面進行激光沖擊強化處理。本發明將多種后處理工藝相結合，大大提高激光選區熔化成形模具鋼零件綜合性能，從而提高模具可靠性，延長其實用壽命并擴展其應用場合，具有很好的應用前景。

技術領域

本發明涉及激光增材制造技術領域，尤其涉及一種提高激光選區熔化成形模具鋼性能的后處理方法。

背景技術

SLM技術在金屬材料的增材制造成形技術中由于采用了能量密度高、光斑細小的光纖激光器，成形精度高、冷卻速度快，在對表面粗糙度和尺寸精度要求較高的模具制造領域具有顯著優勢。目前，SLM成形模具鋼的性能基本能夠滿足應用需求，但其仍存在如孔隙、裂紋、熱應力等缺陷，成形件尺寸精度差、表面粗糙度高等問題，因此需要優化成形工藝、通過后處理及增強相顆粒摻雜等方法來調控成形件的質量，使SLM技術能夠更成熟、廣泛地應用于復雜結構及高性能要求模具的成形。

其中后處理是提高SLM成形模具鋼性能的有效方法，Mazure等(Mazur?M，BrincatP，Leary?M，et?al.Numerical?and?experimental?evaluation?of?a?conformally?cooledH13?steel?injection?mould?manufactured?with?selective?laser?melting[J].International?Journal?of?Advanced?Manufacturing?Technology，2017，93:881-900.)對SLM成形的H13模具鋼進行了熱處理，使其拉伸強度提高了37％，延伸率提高了30％。Chen等(Chen?H，Gu?D，Dai?D，et?al.Microstructure?and?composition?homogeneity，tensileproperty，and?underlying?thermal?physical?mechanism?of?selective?laser?meltingtool?steel?parts[J].Materials?ScienceEngineering?A，2016，682:279-289.)利用SLM成形了5CrNi4Mo模具鋼，成形后的試樣延伸率不能達到使用要求。隨后，對試樣在630℃下進行了真空熱處理，處理后的試樣拉伸強度提高了6.7％，延伸率提高了73％，韌性提高了110.6％，達到應用要求。

熱等靜壓(HIP)是一種集高溫高壓于一體的工藝，能夠致密化粉末冶金產品，也可用來修復金屬部件的裂紋、內部疏松等缺陷，提高材料性能，已有研究者(Tillmann?W，Schaak?C，Nellesen?J.Hot?isostatic?pressing?of?IN718?components?manufacturedby?selective?laser?melting[J].Additive?Manufacuring，2017，13:93；劉凱，王榮，祁海，等.熱等靜壓工藝對SLM成形K4536合金組織與性能的影響[J].航空材料學報，2018，38(3):46.)將其作為后處理工序來改善SLM成形部件的缺陷及性能。