[发明专利]一种金属模具3D打印激光微区处理方法

权利要求书

1.一种金属模具3D打印激光微区处理方法，其特征在于，该处理方法包括如下步骤：

1）数模分块化预处理阶段：根据金属模具尺寸设计要求，将待制作金属模具的数模进行分块化处理，将模具各部分分为两类：第一类：此部分基材进行铣削加工出预设的空腔结构，并对空腔结构使用丙酮进行擦拭除油、光洁处理，此部分基材的长度、宽度和厚度的尺寸均为金属模具尺寸的1.2-2倍；第二类：具有复杂形貌部分的基材,该基材适用于增材制造技术设计与制造；

2）建模分层模拟扫描阶段：对于上述第二类基材部分，在计算机上利用CAD三维制图软件对模具的STL三维模型进行切片分层处理，层厚为0.3-3mm；计算机控制系统控制3D打印机的喷头在X、Y、Z三轴上运动，运动轨迹与每个切片分层图形一致；根据金属模具每层切片不同位置处的机械性能的要求，模拟扫描出该不同位置处的微区域；其中，该机械性能包括表面硬度、韧性、耐磨性、耐蚀性和抗疲劳裂纹扩展性；

3）激光熔覆沉积成形阶段：将不同金属粉末按配比使用混粉机进行充分均匀混合，并将混合后的粉末放置在100-200℃的烘干箱中进行烘干1-1.5小时处理；将烘干处理后的混合粉末放置在3D打印机送粉器的粉筒中留作备用；计算机控制系统控制3D打印机送粉器喷头和激光器的送粉速率和送粉量、启动激光器和惰性气体保护气体供气装置，对上述步骤2）中的切片分层进行激光熔覆沉积成形；其中，在第一层切片分层进行激光熔覆沉积后，对该层切片分层中的微区域进行二次激光表面淬火强化处理，当完成该切片分层微区域的二次激光表面处理后，再进行第二层切片分层激光熔覆沉积和该第二层切片分层中微区域的二次激光表面淬火强化处理，以此类推，完成所有切片分层的激光熔覆成形，形成金属模具成形件；

4）后处理阶段：将成形的金属模具取出，对成形后的金属模具进行热处理、抛光或者机加处理；对成形模具的设定区域的硬度、耐磨强度和耐蚀性进行检测。

2.根据权利要求1所述的一种金属模具3D打印激光微区处理方法，其特征在于：所述的激光熔覆时激光器采用CO₂激光器，其中该激光器的具体参数为：功率P=1000-5000W，光斑直径D=2-8mm，扫描速度V=2-3m/min，搭接率为30-40%。

3.根据权利要求1所述的一种金属模具3D打印激光微区处理方法，其特征在于：所述的金属粉末为Fe、Ni、Co、Zn、Al、Cr、Ti、WC中的一种或者组合。

4.根据权利要求1所述的一种金属模具3D打印激光微区处理方法，其特征在于：上述步骤3）中的送粉采用同轴送粉或者非同轴侧向送粉方式。

5.根据权利要求2所述的一种金属模具3D打印激光微区处理方法，其特征在于：所述步骤3）中的二次激光表面淬火处理时CO₂激光器的功率为1000-3000W、光斑直径D=0.5-2mm、扫描速度0.5-2m/min，搭接率为20-30%。