[发明专利]一种提高激光选区熔化成形模具钢性能的后处理方法

说明书

本发明公开了一种提高激光选区熔化成形模具钢性能的后处理方法，属于激光增材制造技术领域，包括以下步骤：步骤S1：用三维软件实现模具零件的建模，对成形零件进行加支撑及切片处理，再以模具钢粉末为成形材料，采用激光选区熔化设备获得成形模具零件；步骤S2：将步骤S1中所述成形模具零件进行热等静压处理；步骤S3：将经过步骤S2处理的成形模具零件进行固溶及时效处理；步骤S4：将经过步骤S3处理的成形模具零件局部需要强化区域表面进行激光冲击强化处理。本发明将多种后处理工艺相结合，大大提高激光选区熔化成形模具钢零件综合性能，从而提高模具可靠性，延长其实用寿命并扩展其应用场合，具有很好的应用前景。

技术领域

本发明涉及激光增材制造技术领域，尤其涉及一种提高激光选区熔化成形模具钢性能的后处理方法。

背景技术

SLM技术在金属材料的增材制造成形技术中由于采用了能量密度高、光斑细小的光纤激光器，成形精度高、冷却速度快，在对表面粗糙度和尺寸精度要求较高的模具制造领域具有显著优势。目前，SLM成形模具钢的性能基本能够满足应用需求，但其仍存在如孔隙、裂纹、热应力等缺陷，成形件尺寸精度差、表面粗糙度高等问题，因此需要优化成形工艺、通过后处理及增强相颗粒掺杂等方法来调控成形件的质量，使SLM技术能够更成熟、广泛地应用于复杂结构及高性能要求模具的成形。

其中后处理是提高SLM成形模具钢性能的有效方法，Mazure等(Mazur M，BrincatP，Leary M，et al.Numerical and experimental evaluation of a conformally cooledH13 steel injection mould manufactured with selective laser melting[J].International Journal of Advanced Manufacturing Technology，2017，93:881-900.)对SLM成形的H13模具钢进行了热处理，使其拉伸强度提高了37％，延伸率提高了30％。Chen等(Chen H，Gu D，Dai D，et al.Microstructure and composition homogeneity，tensileproperty，and underlying thermal physical mechanism of selective laser meltingtool steel parts[J].Materials ScienceEngineering A，2016，682:279-289.)利用SLM成形了5CrNi4Mo模具钢，成形后的试样延伸率不能达到使用要求。随后，对试样在630℃下进行了真空热处理，处理后的试样拉伸强度提高了6.7％，延伸率提高了73％，韧性提高了110.6％，达到应用要求。

热等静压(HIP)是一种集高温高压于一体的工艺，能够致密化粉末冶金产品，也可用来修复金属部件的裂纹、内部疏松等缺陷，提高材料性能，已有研究者(Tillmann W，Schaak C，Nellesen J.Hot isostatic pressing of IN718 components manufacturedby selective laser melting[J].Additive Manufacuring，2017，13:93；刘凯，王荣，祁海，等.热等静压工艺对SLM成形K4536合金组织与性能的影响[J].航空材料学报，2018，38(3):46.)将其作为后处理工序来改善SLM成形部件的缺陷及性能。