[发明专利]用于食品加工机械的3D打印不锈钢部件及其制备工艺

说明书

本发明提供的用于食品加工机械的3D打印不锈钢部件，所述不锈钢部件的表层具有织构，表层无织构区域的表面分散有金属铜微粒，所述织构内部填充有金属铜颗粒，所述金属铜微粒被所述表层的不锈钢材料以机械方式局部包裹或全包裹固定，所述金属铜颗粒上表面被所述织构边缘的不锈钢材料以机械方式局部遮挡固定。本发明提供的不锈钢部件的制备工艺，主要包括：采用3D打印不锈钢部件、纯铜块体对磨、表面小直径压球冲击固定处理和表面大直径压球冲击整形处理。本发明的不锈钢部件及其制备工艺，将有效解决包括采用3D金属打印不锈钢部件在内的结构精细的不锈钢部件的耐磨问题，拓展其在食品加工机械领域的应用。

技术领域

本发明涉及食品加工机械领域，更具体涉及一种用于食品加工机械的3D打印不锈钢部件及其制备工艺。

背景技术

以304、316和316L等为代表的不锈钢材料，因其对人体优异的安全性和耐腐蚀性能，在食品机械领域得到广泛应用。但是由于该类不锈钢自身的硬度和耐磨性能相对较低，因此对于一些加工较硬食品的机械或者食品机械中的易磨损部件来说，不锈钢部件会出现快速失效的问题。与此同时，随着食品加工要求和机械精密程度的不断提高，3D金属打印特殊结构的精细不锈钢部件成为个性化定制加工的热点和未来趋势，而3D打印结构较高的成型精度对后续表面处理提出了新的挑战。因此，如何改善用于食品加工机械的3D打印不锈钢部件的磨损失效问题成为迫待解决的问题。

为了解决食品加工机械不锈钢部件的磨损问题，现有的技术通常从热处理、涂层和表面机械处理等方面入手。其中热处理通过组织结构的改变可以改善不锈钢部件的硬度和耐磨性能，但是对于精细不锈钢部件，特别是3D打印制备的特殊结构的关键不锈钢部件，热处理的高温会使不锈钢部件出现明显的变形，应用受到很大限制；涂层处理，可以采用相对低温的工艺，如物理气相沉积，但是涂层成分对人体的安全性影响，涂层制备设备对被处理不锈钢部件外形和尺寸的苛刻要求，都使得其应用受到限制；表面机械处理由于处理过程的温度可控，不会引起不锈钢部件的变形，但是现有的传统表面机械处理工艺如喷丸等处理不够精细，一方面通过表面压应力来改善不锈钢部件的硬度和耐磨性能，其耐磨性能改善的程度有限，另一方面无法适用于包括采用3D金属打印不锈钢部件在内的精细结构的不锈钢部件。

因此，开发一种用于食品加工机械的3D打印不锈钢部件及其制备工艺，将有效解决包括采用3D金属打印不锈钢部件在内的结构精细的不锈钢部件的耐磨问题，拓展其在食品加工机械领域的应用。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于克服上述现有技术之不足，提供一种用于食品加工机械的3D打印不锈钢部件及其制备工艺。

按照本发明提供的用于食品加工机械的3D打印不锈钢部件，其采用的主要技术方案为：

所述不锈钢部件的表层具有织构，表层无织构区域的表面分散有金属铜微粒，所述织构内部填充有金属铜颗粒，所述金属铜微粒被所述表层的不锈钢材料局部包裹或全包裹固定，所述金属铜颗粒的上方被所述织构边缘的不锈钢材料局部遮挡固定，所述金属铜微粒和金属铜颗粒的固定均采用机械方式。

本发明提供的用于食品加工机械的3D打印不锈钢部件，还采用如下附属技术方案：

所述表层无织构区域的表面存在金属铜微粒的厚度不超过3微米。

所述表层存在金属铜颗粒的织构的厚度为50-200微米。

所述织构至少为凹坑或线条中的一种，所述织构的面密度为5%-20%。

按照本发明提供的上述用于食品加工机械的3D打印不锈钢部件的制备工艺，包括以下具体步骤：

（1）3D打印不锈钢部件：在金属3D打印设备上，利用选择性激光熔化工艺，制备表层具有织构的不锈钢部件；