一种基于3D打印技术的分区结构性能抛丸叶片成型方法技术

一种基于3D打印技术的分区结构性能抛丸叶片成型方法，包括叶片基体成型，其特征是：叶片基体原材料为Cr

【技术实现步骤摘要】
一种基于3D打印技术的分区结构性能抛丸叶片成型方法


[0001]该专利技术涉及抛丸机
，具体是一种抛丸叶片成型方法。

技术介绍

[0002]抛丸机作为一种表面清理技术，能够有效清除工件表面锈迹、氧化层等，以达到消除表面残余应力与表面强化的目的，具有高效、低能等优点，广泛应用于铸造、船舶等行业。而抛丸器叶片作为抛丸机的关键部件，其质量与寿命是影响其工作效率的主要因素。
[0003]抛丸器叶片在实际的工作条件中，高速电机带动抛丸器叶片旋转，弹丸首先经过分丸机的一次加速后，从定向窗中射出，而后经过高速旋转的抛丸叶片二次加速，使其喷射到工件表面从而达到清理工件的目的。其中，工件表面经过高速弹丸抛射流的冲击产生压坑从而使得工件表层发生脆性变形层，在法向方向上的脆性变形层下，产生瞬间的压缩应力，因此达到抛丸强化的目的，提高工件强度和疲劳强度。
[0004]经受力分析，抛丸叶片的失效原因主要在于叶片受到弹丸冲击和被二次加速后的弹丸对其的磨损，同时由于疲劳磨损和切削磨损会使工件发生脱落和内部裂纹，当内部裂纹扩展较深时，甚至会发生断裂，另外，高冲击强度下的弹丸在喷射到叶片时，还会发生较为严重的塑性形变，当塑性变形坑积累较多时，单位面积内的相邻的变形坑周围会互相挤压，产生犁皱现象，最终在反复的变形、挤压的条件下，叶片发生加工硬化发生脱落。

技术实现思路

[0005]为了解决现有技术的不足，本专利技术提供一种基于3D打印技术的分区结构性能抛丸叶片成型方法，目的是解决现有技术的问题，能够明显改善抛丸叶片缺陷，达到对抛丸器叶片的增材制造及再制造，使其在原工况条件下，服役性能与使用寿命得到明显提高。
[0006]本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案为：一种基于3D打印技术的分区结构性能抛丸叶片成型方法，包括叶片基体成型，其特征在于：选用叶片基体原材料为Cr
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MoV；
[0007]步骤1)、准备两种熔覆合金粉末；
[0008]第一熔覆合金粉末以质量百分比含：C：3％
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3.2％、Si：1％
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2％、Cr：29％
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30％、 Co：4％
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5％、Ni：2％
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3％、W：4％
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6％、Mo：0.5％
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1.5％、Mn：0.4％
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0.8％、 Ti：7％
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8％、Fe：余量；所述第一熔覆合金粉末以铁基粉末为基础，掺杂质量百分比25％的陶瓷相；
[0009]第二熔覆合金粉末以质量百分比含：Mg：4.2％、Li：2.9％、Ti：4.17％、 Al：余量；
[0010]步骤2)、熔覆前，将所述叶片基体进行预处理，包括打磨去除氧化皮，并做预热处理；预热温度为120℃；
[0011]步骤3)将配置好的两种熔覆合金粉末分别通过球磨、干燥、实验室气雾化前处理，最后分别置于恒温箱中保持待用；
[0012]步骤4)设定选区激光熔覆技术工艺参数，其中，熔覆激光功率：2000W、送粉速度：5.5L/min、扫描速度500mm/min、离焦量15mm，分区熔覆延迟30s；
[0013]在密闭的、充满氩气的熔覆仓中进行熔覆，保证熔池中无氧化还原反应产生；熔覆
选区分为第一熔覆区、第二熔覆区、第三熔覆区、第四熔覆区；四个熔覆区的分布由外向内逐渐收缩；每间隔一个熔覆区采用相同的熔覆合金粉末熔覆打印；
[0014]熔覆结束后，对熔覆层的表面进行整平处理。
[0015]作为本专利技术的进一步的技术方案：步骤3)中，两种熔覆合金粉末球磨时的球料比为1:5，球磨6h，其中，每球磨20min休息10min，且球磨前对球磨罐进行抽真空。
[0016]进一步的：所述的第一熔覆区位于最外围，第一熔覆区、第三熔覆区均采用第一熔覆合金粉末；第二熔覆区、第四熔覆区均采用第二熔覆合金粉末。
[0017]更进一步的：所述的熔覆送粉方式可为同步或同轴式或预制式均可。
[0018]本专利技术的有益效果是：该方法能够明显改善叶片缺陷，达到对抛丸器叶片的增材制造及再制造，使其在原工况条件下，服役性能与使用寿命得到明显提高。利用选区激光熔覆技术(SLM)，在抛丸器叶片表面熔覆两种合金粉末，且利用这两种熔覆层不同的物理性能，相辅相成，使叶片在多种工况下满足其使用要求且使用寿命得到提高。
附图说明
[0019]下面结合附图和实施例对本专利技术进行进一步的解释和说明：
[0020]图1为熔覆选区时熔覆的分区示意图；
[0021]图2为图1的左视图；
[0022]图中：1、第一熔覆区，2、第二熔覆区，3第三熔覆区，4第四熔覆区。
具体实施方式
[0023]该拥有分区结构性能的抛丸叶片成型方法，包括叶片基体成型，选用叶片基体原材料为Cr
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MoV；具体实施包括步骤如下：
[0024]步骤1)、准备两种熔覆合金粉末；
[0025]第一熔覆合金粉末以质量百分比含：C：3％
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3.2％、Si：1％
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2％、Cr：29％
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30％、 Co：4％
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5％、Ni：2％
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3％、W：4％
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6％、Mo：0.5％
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1.5％、Mn：0.4％
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0.8％、 Ti：7％
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8％、Fe：余量；所述第一熔覆合金粉末以铁基粉末为基础，掺杂质量百分比25％的陶瓷相；其主要目的为增强其硬度，同时利用该粉末中的C元素与 Ti元素原位自生成TiC，作为支撑涂层中硬度的增强相，众所周知的，TiC陶瓷颗粒的热物性与金属粉末差异较大，如若直接添加TiC会造成其元素偏析，更有甚者会使得涂层开裂，降低其熔覆层质量，故而通过元素粉末的配置，使其原位自生成型。另外，利用第一熔覆合金粉末熔覆层作为过渡层，其为铁基涂层，与叶片基体材料的匹配性良好，有利于第二熔覆合金粉末的再熔覆。
[0026]第二熔覆合金粉末以质量百分比含：Mg：4.2％、Li：2.9％、Ti：4.17％、 Al：余量；该熔覆合金粉末为Ti
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Al
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Li基合金，其以Al基粉末为基础，作为塑性材料，突出优点在于其冲击韧性，尤其是Li元素的加入，使得熔池的润湿性增大，从而使得熔覆层质量得以提高。但Ti
‑
Al
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Li合金粉末的价格稍贵经济适应性低，且与Cr
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MoV的匹配性较差，所以，利用选区激光熔覆技术进行涂层的制备，旨在落实适宜的材料熔覆到适宜的位置，从而达到降低加工成本与资源利用最大化的目的。
[0027]步骤2)、熔覆前，将所述叶片基体进行预处理，包括打磨去除氧化皮，并做预热处理；预热温度为120℃；
[0028]步骤3)将配置好的两种熔覆合金粉末分别通过球磨、干燥本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于3D打印技术的分区结构性能抛丸叶片成型方法，包括叶片基体成型，其特征在于：选用叶片基体原材料为Cr
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MoV；步骤1)、准备两种熔覆合金粉末；第一熔覆合金粉末以质量百分比含：C：3％
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3.2％、Si：1％
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2％、Cr：29％
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30％、Co：4％
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5％、Ni：2％
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3％、W：4％
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6％、Mo：0.5％
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1.5％、Mn：0.4％
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0.8％、Ti：7％
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8％、Fe：余量；所述第一熔覆合金粉末以铁基粉末为基础，掺杂质量百分比25％的陶瓷相；第二熔覆合金粉末以质量百分比含：Mg：4.2％、Li：2.9％、Ti：4.17％、Al：余量；步骤2)、熔覆前，将所述叶片基体进行预处理，包括打磨去除氧化皮，并做预热处理；预热温度为120℃；步骤3)将配置好的两种熔覆合金粉末分别通过球磨、干燥、实验室气雾化前处理，最后分别置于恒...

【专利技术属性】
技术研发人员：时晓宇，王守仁，王高琦，温道胜，张明远，杨学锋，李重阳，薛成龙，潘超，
申请(专利权)人：济南大学，
类型：发明
国别省市：