[发明专利]一种激光选区熔化成型马氏体时效钢模具的方法

说明书

技术领域

本发明涉及马氏体时效钢模具制备工艺，尤其涉及一种激光选区熔化成型马氏体时效钢模具的方法。

背景技术

模具是用来成型物品的工具，这种工具有各种零件构成，不同的模具由不同的零件构成。它主要通过所成型材料物理状态的改变来实现物品外形的加工。在冲裁、成形冲压、模锻、冷镦、挤压、粉末冶金件压制、压力铸造，以及工程塑料、橡胶、陶瓷等制品的压塑或注塑的成形加工中，用以在外力作用下使坯料成为有特定形状和尺寸的制件的工具。

模具不仅需要具有较高的硬度和强度，确保其使用寿命外，由于模具使用过程中产生大量的热，这些热量必须采用一定的方式传导出去来给模具降温，一般采用设计冷却通道来实现，而传统的模具制造方式为锻造、铸造等方式，受限于制造工艺，无法获取理想的高效冷却通道，制造的简单冷却通道无法及时将模具产生的热量传导出去，从而降低了模具的使用寿命；而通过减少模具使用频率的方式又降低了生产效率，对企业的正常发展不利。

激光选区熔化(SLM)成形技术是增材制造技术的一种，是快速成型技术的最新发展技术。该技术基于离散材料逐层堆积成型原理，依据三维设计软件设计的数字化零件的三维数据，采用高能激光束对原材料粉末逐点、逐线、逐层熔化直接制造出功能零件。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点和不足，提供一种激光选区熔化成型马氏体时效钢模具的方法。

本发明通过下述技术方案实现：

一种激光选区熔化成型马氏体时效钢模具的方法，包括如下步骤：

步骤一：根据待加工的马氏体时效钢模具的形状，建立模具的三维数字模型，然后保存为STL格式文件，使用切片软件对三维数字模型进行切片处理，保持切片的厚度一致，并将切片后的文件导入Rpath路径规划软件中，获得激光扫描的路径数据，最后将扫描路径数据导入激光选区熔化设备中；

步骤二：通过人机界面调节激光选区熔化设备的成型基台，将打磨清理后的不锈钢成型基板通过螺钉固定在成型基台上，同时调整铺粉机构，使铺粉刷的低端与成型基板的表面接触；

步骤三：向激光选区熔化设备的粉料缸中添加马氏体时效钢金属粉末，根据马氏体时效钢模具的成型层数，换算需要加入的马氏体时效钢金属粉末量，微调粉料缸使之表面平齐；

步骤四：使用擦镜纸对激光选区熔化设备扫描振镜下部透镜表面进行清洁，关闭激光选区熔化设备的成型室密封门，对成型室循环抽真空后通入纯氩气，直至成型室内氧含量低于200ppm，同时保持成型室内气压在6-10Bar之间；

步骤五：启动激光选区熔化设备的加工程序，成型基台带动不锈钢成型基板下降至与步骤一中切片厚度相同的高度，粉料缸上升切片厚度两倍的高度，以确保不锈钢成型基板表面获取充足马氏体时效钢金属粉末；激光束按照预定设置的扫描路径参数，对不锈钢成型基板上的马氏体时效钢金属粉末进行扫描加热，马氏体时效钢金属粉末熔化后冷却凝固，完成一层马氏体时效钢模具的加工；

步骤六：完成步骤五后，不锈钢成型基板下降一个切片层厚的高度，粉料缸上升两个切片厚度的高度，铺粉机构将马氏体时效钢金属粉末从粉料缸推送到步骤五中冷却凝固后的加工层表面，激光束继续按照预设的扫描路径参数扫描熔化金属粉末；

步骤七：重复步骤五和步骤六，直至整个马氏体时效钢模具加工完成，关闭加工程序，待整个模具冷却至室温后取出。

上述步骤三所述马氏体时效钢金属粉末，采用气雾化法制备成球形颗粒，其粒径范围15-40μm，保持干燥，同时氧含量低于200ppm。

上述步骤三所述加入马氏体时效钢金属粉末量与加工层厚的换算关系为：加入马氏体时效钢金属粉末量≥2×加工层厚×切片层数。

上述步骤三所述马氏体时效钢金属粉末的成分为：

18.2％Ni-9％Co-5.3％Mo-0.8％Ti-0.1％Al，C含量低于0.2％，其余为Fe。

上述步骤七所得到的马氏体时效钢模具钢，需要经过固溶和时效处理。固溶和时效处理参数为：1)固溶：5℃/min升温到840℃保温1h后出炉空冷；2)时效：5℃/min升温到480℃保温6h后出炉空冷。

上述步骤一所述切片厚度设定为0.02-0.08mm。

上述步骤四所述纯氩气纯度为99.9996％。

上述步骤五所述激光选区熔化设备的具体参数为：

激光功功率180W-190W；

扫描间距0.075-0.085mm；

扫描速度400mm/s-450mm/s；

扫描方式为“S”形正交层错。