[发明专利]根据成分与工况制备耦合仿生表面的方法及热镦模具

权利要求书

1.一种热镦模具表面制备耦合仿生单元的方法，其特征在于该方法如下：采用激光熔凝方法，根据热镦模具的成分确定制备仿生单元体的激光加工能量密度，用激光束在热镦模具表面进行扫描，使得其表面熔化并快速凝固，在其表面形成仿生单元体；在碳含量为0.33-0.55(wt％)、合金元素总量为4.0-7.0(wt％)的热镦模具上加工仿生单元体采用激光加工能量密度为4.23-10.71J/mm²；在碳含量为0.33-0.55(wt％)、合金元素总量为7.0-10.0(wt％)的热镦模具上加工仿生单元体采用激光加工能量密度为6.63-16.27J/mm²；当激光加工能量密度为4.23-10.71J/mm²时，激光器功率为400W，电流为140-150A，脉宽为4-9ms，频率为2.5-7.5Hz，扫描速度为0.5-2.0mm/s，光斑直径1.52mm；当激光加工能量密度为6.63-16.27J/mm²时，激光器功率为400W，电流为150-165A，脉宽为5.5-12ms，频率为2.5-7.5Hz，扫描速度为0.5-2.0mm/s，光斑直径1.52mm。

2.根据权利要求1所述的热镦模具表面制备耦合仿生单元的方法，其特征在于碳含量为0.33-0.55(wt％)、合金元素总量为4.0-7.0(wt％)的热镦模具上加工的仿生单元体，其硬度为470-720HV，粗糙度Ra为5000-10000nm。

3.根据权利要求1所述的热镦模具表面制备耦合仿生单元的方法，其特征在于碳含量为0.33-0.55(wt％)、合金元素总量为7.0-10.0(wt％)的热镦模具上加工的仿生单元体，其硬度为560-750HV，粗糙度Ra为4000-8000nm。

4.根据权利要求1所述的热镦模具表面制备耦合仿生单元的方法，其特征在于还根据热镦模具的不同使用工况确定仿生单元体的分布；在连续使用时间相对较短或者对抗磨损性能及强韧性要求相对较低的热镦模具上制备间距相对较大的仿生单元体，在连续使用时间相对较长或者对抗磨损性能及强韧性要求相对较高的热镦模具上制备间距相对较小的仿生单元体。

5.一种采用如权利要求4所述的热镦模具表面制备耦合仿生单元的方法制备的热镦模具，其特征在于所述热镦模具的碳含量为0.33-0.55(wt％),合金元素总量为4.0-7.0(wt％)时，仿生单元体截面为弓形，其深度h为0.4-0.7mm，宽度w为1.0-1.6mm；热镦模具的碳含量为0.33-0.55(wt％)、合金元素总量为7.0-10.0(wt％)时，仿生单元体截面为弓形，其深度h为0.5-1.0mm，宽度w为1.4-2.0mm。

6.根据权利要求5所述的热镦模具，其特征在于所述热镦模具为回转体，其上表面制备圆环形网格状仿生单元体，圆环形内部网格状仿生单元体，其相邻两条同向倾斜仿生单元体起始点与回转体圆心连线之间的夹角θ₁为9°-18°，仿生单元体与加工起点圆切线的夹角θ₂为15°-30°。

7.根据权利要求5所述的热镦模具，其特征在于所述热镦模具为回转体，其上表面制备有圆环形树叶脉络状仿生单元体，圆环形内部中间制备一圆形仿生单元体作为树叶脉络状仿生单元体的中间脉络；圆形仿生单元体内侧相邻两条同向仿生单元体起始点与热镦模具圆心连线之间的夹角θ₃为9°-18°，外侧相邻两条同向单元体起始点与热镦模具圆心连线之间的夹角θ₃为9°-18°；设任一外侧仿生单元体与圆形仿生单元体相交点为A，设任一内侧仿生单元体与圆形仿生单元体相交点为B，外侧仿生单元体与圆形仿生单元体A点切线之间的夹角θ₄为4°-10°；内侧直线单元体与圆形仿生单元体B点切线之间的夹角θ₅为26°-35°。

8.根据权利要求5所述的热镦模具，其特征在于所述热镦模具为回转体，其上表面制备有圆环形-条状复合仿生单元体，条状仿生单元体制备于两条圆环形仿生单元体内，相邻条状仿生单元体之间的平均间距为0-2mm。