一种利用3D打印制备模具材料的方法技术

本发明专利技术公开了一种利用3D打印制备模具材料的方法，包括采用气雾化工艺制备原料粉末，原料粉末成分质量百分比：C为0.1%~0.5%、Cr为5%~6%、V为3%~10%、Mo为1%~2%，剩余量为Fe，粒度为‑325目；将所需尺寸进行三维建模，同时由铺粉辊将所述原料粉末铺至3D打印平台，然后将模型切片处理，输入打印机，采用氮气气氛进行SLM打印，打印底板加热150℃，激光功率为70 W~130W，激光扫描速度为400 mm/s~600mm/s；打印结束后进行去应力退火，900℃固溶1h，530℃×3h炉冷，得模具材料。本发明专利技术工艺简单、晶粒细小、碳化物均匀，能够提高模具材料的强韧性和耐磨性。

A method of making mould material by 3D printing

【技术实现步骤摘要】
一种利用3D打印制备模具材料的方法
本专利技术涉及模具
，具体涉及一种利用3D打印制备模具材料的方法。
技术介绍
现有模具材料主要采用铸造-锻造工艺制造，采用铸造工艺生产的模具材料会存在严重的偏析，主要表现为：大尺寸模具材料，由于心部和边缘的冷却速率不同，使得晶粒分布不均匀且心部晶粒粗大；高合金模具材料，则会有粗大碳化物产生；为了消除上述偏析则需要大的变形量和多道次的变形加工，从而使得工艺反复、对锻造工艺控制要求也较高。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术期望提供一种利用3D打印制备模具材料的方法，工艺简单、晶粒细小、碳化物均匀，能够提高模具材料的强韧性和耐磨性。为达到上述目的，本专利技术提供了一种利用3D打印制备模具材料的方法，包括以下步骤：a)采用气雾化工艺制备原料粉末，所述原料粉末成分质量百分比：C为0.1%~0.5%、Cr为5%~6%、V为3%~10%、Mo为1%~2%，剩余量为Fe，粒度为-325目；b)将所需尺寸进行三维建模，同时由铺粉辊将所述原料粉末铺至3D打印平台，然后将模型切片处理，输入打印机，采用氮气气氛进行SLM打印，打印底板加热150℃，激光功率为70W~130W，激光扫描速度为400mm/s~600mm/s；c)打印结束后进行去应力退火，900℃固溶1h，530℃×3h炉冷，得模具材料。优选地，所述步骤a)中C为0.1%、Cr为5%、V为6%、Mo为1%，剩余量为Fe。优选地，所述步骤a)中C为0.2%、Cr为5.5%、V为3%、Mo为2%，剩余量为Fe。优选地，所述步骤a)中C为0.5%、Cr为6%、V为10%、Mo为1.5%，剩余量为Fe。优选地，所述步骤b)中激光功率为70W，激光扫描速度为400mm/s。优选地，所述步骤b)中激光功率为90W，激光扫描速度为600mm/s。优选地，所述步骤b)中激光功率为130W，激光扫描速度为500mm/s。本专利技术有益效果如下：本专利技术工艺简单、晶粒细小、碳化物均匀，能够提高模具材料的强韧性和耐磨性。附图说明图1为本专利技术实施例3制得的模具材料微观组织图。具体实施方式为了能够更加详尽地了解本专利技术的特点与
技术实现思路
，下面对本专利技术的实现进行详细阐述。本专利技术一种利用3D打印制备模具材料的方法，包括以下步骤：a)采用气雾化工艺制备原料粉末，所述原料粉末成分质量百分比：C为0.1%~0.5%、Cr为5%~6%、V为3%~10%、Mo为1%~2%，剩余量为Fe，粒度为-325目；b)将所需尺寸进行三维建模，同时由铺粉辊将所述原料粉末铺至3D打印平台，然后将模型切片处理，输入打印机，采用氮气气氛进行SLM打印，打印底板加热150℃，激光功率为70W~130W，激光扫描速度为400mm/s~600mm/s；这里，采用氮气气氛打印可以生成氮化钒，能够提高模具材料的耐磨性；c)打印结束后进行去应力退火，900℃固溶1h，530℃×3h炉冷，得模具材料。优选地，所述步骤a)中C为0.1%、Cr为5%、V为6%、Mo为1%，剩余量为Fe。优选地，所述步骤a)中C为0.2%、Cr为5.5%、V为3%、Mo为2%，剩余量为Fe。优选地，所述步骤a)中C为0.5%、Cr为6%、V为10%、Mo为1.5%，剩余量为Fe。优选地，所述步骤b)中激光功率为70W，激光扫描速度为400mm/s。优选地，所述步骤b)中激光功率为90W，激光扫描速度为600mm/s。优选地，所述步骤b)中激光功率为130W，激光扫描速度为500mm/s。需要注意的是将本专利技术步骤a)应用于3D打印还可以直接制备出模具。实施例1a)采用气雾化工艺制备原料粉末，所述原料粉末成分质量百分比：C为0.1%、Cr为5%、V为6%、Mo为1%，剩余量为Fe，粒度为-325目；b)按照100*100*100mm体积进行三维建模，同时由铺粉辊将所述原料粉末铺至3D打印平台，然后将模型切片处理，输入打印机，采用氮气气氛进行SLM打印，打印底板加热150℃，激光功率为70W，激光扫描速度为400mm/s；c)打印结束后进行去应力退火，900℃固溶1h，530℃×3h炉冷，得模具材料；测得模具材料的强度为3000MPa，硬度为52HRC。实施例2a)采用气雾化工艺制备原料粉末，所述原料粉末成分质量百分比：C为0.2%、Cr为5.5%、V为3%、Mo为2%，剩余量为Fe，粒度为-325目；b)按照100*100*100mm体积进行三维建模，同时由铺粉辊将所述原料粉末铺至3D打印平台，然后将模型切片处理，输入打印机，采用氮气气氛进行SLM打印，打印底板加热150℃，激光功率为90W，激光扫描速度为600mm/s；c)打印结束后进行去应力退火，900℃固溶1h，530℃×3h炉冷，得模具材料；测得模具材料的强度为3200MPa，硬度为55HRC。实施例3a)采用气雾化工艺制备原料粉末，所述原料粉末成分质量百分比：C为0.5%、Cr为6%、V为10%、Mo为1.5%，剩余量为Fe，粒度为-325目；b)按照100*100*100mm体积进行三维建模，同时由铺粉辊将所述原料粉末铺至3D打印平台，然后将模型切片处理，输入打印机，采用氮气气氛进行SLM打印，打印底板加热150℃，激光功率为130W，激光扫描速度为500mm/s；c)打印结束后进行去应力退火，900℃固溶1h，530℃×3h炉冷，得模具材料；测得模具材料的强度为3200MPa，硬度为55HRC；本实施例制得的模具材料微观组织图如图1所示，可知模具材料中晶粒细小，尺寸小于2μm，碳化物分布均匀。各个实施例制备的模具材料强度和硬度如表1所示。表1模具材料强度和硬度实施例强度/MPa硬度/HRC130005223200553360058由表1中各实施例测得数据可知，本专利技术制备的模具材料能够提高模具材料的强韧性，且本专利技术方法工艺简单、晶粒细小、碳化物均匀，能够提高模具材料的耐磨性。以上所述，仅为本专利技术的较佳实施例，并非用于限定本专利技术的保护范围，故凡依照本专利技术专利范围所做的等效变化或修饰，均属于本专利技术专利权利要求范围内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种利用3D打印制备模具材料的方法，其特征在于，包括以下步骤：/na) 采用气雾化工艺制备原料粉末，所述原料粉末成分质量百分比：C为0.1%~0.5%、Cr为5%~6%、V为3%~10%、Mo为1%~2%，剩余量为Fe，粒度为-325目；/nb) 将所需尺寸进行三维建模，同时由铺粉辊将所述原料粉末铺至3D打印平台，然后将模型切片处理，输入打印机，采用氮气气氛进行SLM打印，打印底板加热150℃，激光功率为70 W ~130W，激光扫描速度为400 mm/s ~600mm/s；/nc) 打印结束后进行去应力退火，900℃固溶1h，530℃×3h炉冷，得模具材料。/n

【技术特征摘要】
1.一种利用3D打印制备模具材料的方法，其特征在于，包括以下步骤：
a)采用气雾化工艺制备原料粉末，所述原料粉末成分质量百分比：C为0.1%~0.5%、Cr为5%~6%、V为3%~10%、Mo为1%~2%，剩余量为Fe，粒度为-325目；
b)将所需尺寸进行三维建模，同时由铺粉辊将所述原料粉末铺至3D打印平台，然后将模型切片处理，输入打印机，采用氮气气氛进行SLM打印，打印底板加热150℃，激光功率为70W~130W，激光扫描速度为400mm/s~600mm/s；
c)打印结束后进行去应力退火，900℃固溶1h，530℃×3h炉冷，得模具材料。


2.根据权利要求1所述的一种利用3D打印制备模具材料的方法，其特征在于，所述步骤a)中C为0.1%、Cr为5%、V为6%、Mo为1%，剩余量为Fe。


3.根据权利要求1所...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙海霞，郭志猛，张欣悦，杨芳，郝俊杰，邵艳茹，龙海明，
申请(专利权)人：江苏金物新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32