[发明专利]一种超声滚压强化激光增材制造不锈钢耐腐蚀性能的方法

说明书

本发明提供一种超声滚压强化激光增材制造不锈钢耐腐蚀性能的方法，对增材制造后的金属材料运用车床进行车削加工后，利用超声滚压设备对车削加工后的金属材料表面进行若干遍的超声滚压加工，使金属材料获得残余压应力、细化表层显微组织、提升显微硬度以及降低表面粗糙度，最终提升试样的耐腐蚀性能。本发明方法操作便捷、工艺简单、强化效果好、可极大地节约加工成本。

技术领域

本发明涉及增材制造金属机械加工技术领域，具体而言，尤其涉及一种超声滚压强化激光增材制造不锈钢耐腐蚀性能的方法。

背景技术

激光增材制造技术可以在更短的时间内生产出复杂形状、结构、个性化的零件而备受生物医疗设备、海洋装备与再制造等领域研究人员的关注。激光增材制造技术是利用高密度、高能量激光束为热源，在惰性气体保护环境中，在三维CAD模型分层的二维平面内，按照预定的加工路径，将同步送进的粉末或丝材逐层熔化，从而分层成型的一种制造技术。激光增材技术制造的材料相比传统锻造技术拥有更为复杂的微观组织、更高的硬度、优越的抗腐蚀性和较好的耐磨性能。但是，激光增材技术制造的零件表面粗糙，在尺寸、精度等方面难以达到直接使用的要求。同时，在增材过程中零件中会存在孔隙、球化、残余拉应力、裂纹等缺陷，这些缺陷则会严重影响材料的使用寿命、可靠性及耐腐蚀性能。因此研究如何改善激光增材过程中存在的各种缺陷以及降低加工后表面粗糙度、残余拉应力，使其获得残余压应力、致密的微观组织、更高的显微硬度，并使激光增材后材料的耐腐蚀性能得到进一步的提升具有重要的研究意义。

超声滚压技术是一种以超声波辅助为基础，又综合了传统滚压加工和超声加工方式的新型表面强化技术。经超声滚压处理后的零件，表面近似“镜面”效果、表面晶粒细化、引入残余压应力、表面粗糙度大幅度下降，进而提高零件的抗疲劳、抗腐蚀性能。

本发明提出，采用超声滚压技术对激光增材制造不锈钢进行强化，改善应力分布状态，赋予材料表层压应力且获得晶粒更加细化的表层组织、更高的显微硬度以及更低的表面粗糙度。在减少后续加工工序、成本等基础之上进一步提升材料耐腐蚀性能。

发明内容

根据上述提出的激光增材技术制造的零件表面粗糙，在尺寸、精度等方面难以达到直接使用的要求；同时，在增材过程中零件中会存在孔隙、球化、残余拉应力、裂纹等缺陷，这些缺陷则会严重影响材料的使用寿命、可靠性及耐腐蚀性能的技术问题，而提供一种超声滚压强化激光增材制造不锈钢耐腐蚀性能的方法。本发明主要通过对激光增材制造材料表面进行超声滚压加工，从而使材料获得残余压应力、细化表层显微组织、提升显微硬度以及降低表面粗糙度，最终提升材料的耐腐蚀性能。

本发明采用的技术手段如下：

一种超声滚压强化激光增材制造不锈钢耐腐蚀性能的方法，对增材制造后的金属材料运用车床进行车削加工后，利用超声滚压设备对车削加工后的金属材料表面进行若干遍的超声滚压加工，使金属材料获得残余压应力、细化表层显微组织、提升显微硬度以及降低表面粗糙度，最终提升试样的耐腐蚀性能。

进一步地，所述金属材料为激光增材制造316L不锈钢，所述车削加工为粗、精车加工。

进一步地，所述方法具体包括如下步骤：

S1、利用316L不锈钢粉末在基体棒料上进行激光增材制造，获得激光增材制造316L不锈钢；

S2、对步骤S1中增材制造完毕后的棒料进行粗、精车加工，降低增材后棒料的表面粗糙度；

S3、将步骤S2中车削加工后的棒料装卡在机床上，设置超声滚压加工参数，对棒料进行超声滚压加工，获得超声滚压强化激光增材制造不锈钢。

进一步地，所述步骤S2中，粗、精车加工后棒料表面粗糙度不超过Ra3.6，以满足超声滚压加工要求。

进一步地，所述步骤S3的具体步骤如下：