阅读说明：本技术 一种利用3d打印制备模具材料的方法 (Method for preparing mold material by 3D printing ) 是由 孙海霞 郭志猛 张欣悦 杨芳 郝俊杰 邵艳茹 龙海明 于 2019-12-16 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种利用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。(The invention discloses a method for preparing a die material by 3D printing, which comprises the following steps of preparing raw material powder by adopting an air atomization process, wherein the raw material powder comprises the following components in percentage by mass: 0.1-0.5% of C, 5-6% of Cr, 3-10% of V, 1-2% of Mo, and the balance of Fe, wherein the granularity is-325 meshes; performing three-dimensional modeling on the required size, meanwhile, paving the raw material powder to a 3D printing platform by a powder paving roller, then slicing the model, inputting the sliced model into a printer, performing SLM printing by adopting nitrogen atmosphere, heating a printing bottom plate at 150 ℃, wherein the laser power is 70-130W, and the laser scanning speed is 400-600 mm/s; and after printing is finished, stress relief annealing is carried out, solid solution is carried out for 1h at 900 ℃, and furnace cooling is carried out for 3h at 530 ℃ to obtain the die material. The invention has simple process, fine crystal grains and uniform carbide, and can improve the toughness and the wear resistance of the die material.)

一种利用3D打印制备模具材料的方法

技术领域

本发明涉及模具技术领域，具体涉及一种利用3D打印制备模具材料的方法。

背景技术

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。

发明内容

有鉴于此，本发明期望提供一种利用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，本发明提供了一种利用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70 W ~130W，激光扫描速度为400 mm/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70 W，激光扫描速度为400 mm/s。

优选地，所述步骤b)中激光功率为90 W，激光扫描速度为600 mm/s。

优选地，所述步骤b)中激光功率为130 W，激光扫描速度为500 mm/s。

本发明有益效果如下：本发明工艺简单、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为本发明实施例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发明的特点与技术内容，下面对本发明的实现进行详细阐述。

本发明一种利用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70 W ~130W，激光扫描速度为400 mm/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70 W，激光扫描速度为400 mm/s。

优选地，所述步骤b)中激光功率为90 W，激光扫描速度为600 mm/s。

优选地，所述步骤b)中激光功率为130 W，激光扫描速度为500 mm/s。

需要注意的是将本发明步骤a)应用于3D打印还可以直接制备出模具。

实施例1

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%、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70 W，激光扫描速度为400 mm/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3000 MPa，硬度为52HRC。

实施例2

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0.2%、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90 W，激光扫描速度为600 mm/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3200 MPa，硬度为55HRC。

实施例3

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0.5%、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130 W，激光扫描速度为500 mm/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3200 MPa，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/HRC
			1	3000	52
2	3200	55
			3	3600	58

由表1中各实施例测得数据可知，本发明制备的模具材料能够提高模具材料的强韧性，且本发明方法工艺简单、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，仅为本发明的较佳实施例，并非用于限定本发明的保护范围，故凡依照本发明专利范围所做的等效变化或修饰，均属于本发明专利权利要求范围内。