[发明专利]一种免热处理预硬态塑料模具钢及其的3D打印方法

摘要

本发明的一种免热处理预硬态塑料模具钢及其的3D打印方法，其以合金块作为主要材料，并加入部份母材后采用氩气雾化的方式熔炼制备出球形金属粉末原材料，所述合金块包括：碳、硅、锰、磷、硫、铬、钼、镍和铁，加入的所述部份母材包括碳、硅、锰、铬、钼和镍。本发明能打印出无宏观偏析、成份均匀的预硬态塑料模具钢模具，其打印出来的塑料模具无需进行热处理、无需调质、无需进行正火等后序热处理工序，硬度均匀，模具钢的硬度波动可控制在5HB范围内，其表面光洁度优良，易于抛光，品质优异，大大缩短了传统塑料模具的制备加工流程和生产周期，尤其适合对复杂型腔结构的高性能塑料模具进行生产制造使用。

主权项

1.一种免热处理预硬态塑料模具钢，其根据塑料模具钢的不同牌号以合金块作为主要材料，并加入部份母材后采用氩气雾化的方式熔炼制备出球形金属粉末原材料，其特征在于：所述合金块包括以下重量比例成份：碳0.3%‑0.45%、硅0.15%‑0.8%、锰1.2%‑2.0%、磷0.001%‑0.035%、硫0.001%‑0.035%、铬1.6%‑2.3%、钼0.1%‑0.5%、镍0.01%‑1.3%、固溶氧小于或等于0.1%，其余为铁，加入的所述部份母材包括碳、硅、锰、铬、钼和镍，加入的所述碳的重量是合金块重量的0.3%‑0.45%，加入的所述硅的重量是合金块重量的0.15%‑0.8%，加入的所述锰的重量是合金块重量的1.2%‑2.0%，加入的所述铬的重量是合金块重量的1.6%‑2.3%，加入的所述钼的重量是合金块重量的0.1%‑0.5%，加入的所述镍的重量是合金块重量的0.01%‑1.3%；球形金属粉末原材料的粉末粒度为250目‑1000目；该免热处理预硬态塑料模具钢采用SLM激光选区熔化金属的3D打印方法打印，该免热处理预硬态塑料模具钢的3D打印方法为：步骤一、将制出的球形金属粉末原材料装入到激光选区熔化的3D打印设备的粉仓中，然后，利用氩气发生器往激光选区熔化的3D打印设备的打印室内通入氩气，氩气发生器在抽气时能将激光选区熔化的3D打印设备在打印时产生的烟尘带走；步骤二、创建并导入三维模型：将需要制造的目标牌号模具钢以三维文件的方式导入到magics软件，并依次打开magics软件中的添加支撑功能模块、修复打印缺陷功能模块和生成打印三维模型功能模块；添加支撑功能模块用于确保模具钢的悬空部位；步骤三、对激光选区熔化的3D打印设备中的基板进行预热，预热温度为200℃，预热时间直至打印结束为止；然后再将一层以上的打印材料放置到基板上逐层堆积；步骤四、对激光选区熔化的3D打印设备的基板进行铺粉：其先采用装入到激光选区熔化的3D打印设备粉仓中的球形金属粉末原材料对完成预热和完成放置打印材料的基板铺放第一层粉末，其次，激光选区熔化的3D打印设备采用激光束对铺放在基板上的第一层粉末进行扫描，使经激光束扫描后的第一层粉末能与基板融合焊接在一起从而得到第一粉末层；步骤五、继续采用激光选区熔化的3D打印设备中的粉仓对基板上的第一粉末层铺放第二层粉末，然后再用激光束对第二层粉末扫描后得到第二粉末层，接着，激光选区熔化的3D打印设备中的粉仓又继续对基板上的第二粉末层铺放第三层粉末，然后又再经激光束对第三层粉末扫描后得到第三粉末层，如此循环逐层铺粉，其铺粉的层数能根据生产的需要和打印的需要而定，直至所有打印材料打印完成为止；步骤六、当所有打印材料打印完成后，继续对基板维持预热3小时，然后，再开仓将打印好的打印材料取出；步骤七、关闭magics软件中的支撑功能模块，当模具钢的悬空部份和打印成品部份结合不牢固时，其能通过简单的机械加工方法去除，简单的机械加工方法能够是铣削；激光选区熔化的3D打印设备的所述激光束的光斑直径为0.1 mm；激光选区熔化的3D打印设备的所述激光束的功率为250W‑350W；激光选区熔化的3D打印设备的所述激光束的曝光时间为60μ s ‑80μ s ；激光选区熔化的3D打印设备的所述激光束的扫描速度为6m/s‑6.5 m/s；激光选区熔化的3D打印设备中的粉仓在基板上铺放每层粉末的厚度为40 μ m ‑45μ m ；激光选区熔化的3D打印设备的所述激光束的扫描间距为65μ m ‑80μ m 。