[發明專利]一種基于3D打印技術的拋丸梯度功能葉片成型方法

有效

• 申請號: 202110830256.5
• 申請日: 2021-07-22
• 公開（公告）號: CN113547122B
• 公開（公告）日: 2023-04-07
• 發明（設計）人: 時曉宇;王守仁;王高琦;溫道勝;張明遠;楊學鋒;劉立華;張建鵬;潘超
• 申請（專利權）人: 濟南大學
• 主分類號: B22F5/00
• 分類號: B22F5/00;B22F10/25;B22F10/66;C22C30/00;C22C38/02;C22C38/04;C22C38/22;C22C38/24;C22C38/60;B33Y10/00;B33Y40/20;B33Y80/00
• 代理公司: 濟南幫友知識產權代理事務所(普通合伙) 37269
• 代理人: 張華

一種基于3D打印技術的拋丸梯度功能葉片成型方法，包括葉片基板成型；其特征在于，還包括如下步驟：1)、提供第一合金粉末為耐磨相打印粉末、第二合金粉末為增強相打印粉末、第三合金粉末為基礎相打印粉末；2)、以YG15模具鋼為基板，以基礎相打印粉末為原材料進行激光3D打印；打印厚為1.5±0.1mm；3)、以增強相打印粉末為原材料在基礎相層表面進行激光3D打印；兩種方向交叉的角度為90°，構成交叉網狀；4)、利用耐磨相粉末打印填充交叉網狀的菱形空隙，高度與增強相層高度一致；步驟5)、最后，在交叉網狀區域及耐磨菱形打印體構成的區域兩側分別以增強相打印粉末打印凸臺，銑床精加工。該方法制成的葉片硬度及韌性高，壽命長。

技術領域

該發明涉及拋丸葉片技術領域，具體是一種拋丸葉片的成型方法。

背景技術

拋丸機是利用拋丸器射出高速彈丸轟擊工件表面從而達到清理和強化等目的，而拋丸機葉片作為拋丸機的重要部件，其材料性能的高低直接決定了拋丸過程的效率和質量。

拋丸葉片在工作的過程中，電機帶動其高速旋轉，葉片不僅要受到彈丸對其的沖擊，同時，彈丸在拋射出的瞬間，其還受到不同程度的磨損，而葉片的失效就是由于這兩種損傷的共同結果。

首先，當葉片受到彈丸沖擊時，周期性的應力作用對拋丸機葉片造成變形，而沖擊留下的沖擊坑使得材料變形從而向周圍方向擠壓，這就造成了材料會發生不同程度的應力集中。其次，彈丸拋射時對葉片的磨損，又加速了拋丸機葉片的變形和材料的流失。最終，葉片由于受到累積的周期應力的作用和磨損，會發生脫落、裂紋及變形等現象，最后直接造成葉片的斷裂。

目前，拋丸機葉片主要使用模具鋼，其中，Cr元素主要參與其硬質相的組成，而添加的Mo、V等元素雖然能對其沖擊韌性、熱加工性能等進行改善，但似乎耐磨性與其沖擊韌性還是不盡人意，還有很大的改善空間。從材料性能的角度來講，我們一般認為硬度越高的材料韌性就越低，恰巧在拋丸葉片的工況下，我們對這兩種性能的需求最大，這就使設計人員對其材料與工藝方法的把握與挑選顯得尤為重要。

發明內容

為了解決現有技術的不足，本發明提供一種基于3D打印技術的拋丸梯度功能葉片成型方法，目的是通過不同的工藝與多種復合材料的有機結合，使其達到高硬度高韌性的目的，從而提高拋丸葉片的使用壽命，降低工業成本。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案為：一種基于3D打印技術的拋丸梯度功能葉片成型方法，包括葉片基板成型；其特征在于，還包括如下步驟：

步驟1)、首先提供三種合金粉末：

第一合金粉末為耐磨相打印粉末，其元素質量分數配比為：C≤3％、Cr：12％、B：6％、Si：4％、Fe：8％、Ti：17％、Co：10％，余量為Ni；

第二合金粉末為增強相打印粉末；其元素質量分數配比為：C：1.5％、Si：0.5％、Mn：1％、S≤3％、P≤3％、Cr：12％、Mo：0.5％、V：0.3％，余量為Fe；

第三合金粉末為基礎相打印粉末；其元素質量分數配比為：C：1.5％、Ni：33％、Cr：8％、B：2％、Si：3％，余量為Fe；

步驟2)、以YG15模具鋼為基板，在基板的上下兩表面分別以基礎相打印粉末為原材料進行激光3D打印；激光功率為1500W，送粉率為5L/min、打印速率為300mm/min、離焦量為15mm；搭接率為45％，基礎相層厚分別控制為1.5±0.1mm；