论文部分内容阅读
激光选区熔化（Selective Laser Meilting,SLM）技术是一种能够快速成型复杂结构金属零件的增材制造技术,能够成形复杂形状的冷却水道,使冷却水道的设计更加灵活,冷却效果更佳。本文对18Ni300模具钢粉末的SLM成形工艺参数进行优化处理,并研究了不同粒径范围粉末和不同热处理方式对试样组织和性能的影响,研究了热处理前后试样的热膨胀性能以及设计和分析了带有随形冷却水道模具镶块的SLM成形效果。采用控制变量实验优化出了最佳的SLM成形18Ni300模具钢的工艺参数为:激光功率175 W,扫描速度400 mm/s,扫描间距0.07 mm,该参数下成形试样的相对密度,表面粗糙度,抗拉强度,延伸率和显微硬度分别99.13%,11.34μm,1168 MPa,6.44%和348.4 HV。当激光功率保持不变时,随着扫描速度和扫描间距的增加,试样相对密度和综合力学性能先增大后减小,试样的表面粗糙度先减小后增大;当扫描速度和扫描间距保持不变时,随着激光功率的增加,试样相对密度和综合力学性能则逐渐增大,试样的表面粗糙度越来越小。为了研究不同粒度组成对SLM成形效果的影响规律,专门配制了1号、2号和3号三种粉末,这三种粉末的D10、D50、D90分别为19.0μm、38.1μm、68.9μm,15.8μm、28.8μm、50.0μm和21.1μm、34.4μm、54.8μm;松装密度和振实密度分别为4.26 g/cm3和5.18 g/cm3,4.48 g/cm3和5.35 g/cm3,4.42 g/cm3和5.25 g/cm3,压缩度分别为17.76%、16.26%和15.81%,由压缩度与流动性的关系可知三种粉末流动性良好。3号粉末中延伸度为1的粉末约占50%。1号和2号粉末的ISO圆度主要集中在0.80.9,3号粉末主要集中在0.9左右。三种粉末表面没有或只有一个卫星颗粒的粉末都超过1/2。三种粉末成形的18Ni300模具钢试样的致密度和力学性能都随着激光功率的增加逐渐提高,表面粗糙度都随着激光功率的增加而减小,3号粉末为粗细搭配最佳的粉末。随着时效时间和时效温度的增加,试样中原始奥氏体晶界逐渐消失,板条马氏体的量越来越多,尺寸越来越大。试样的力学性能随着时效时间的延长逐渐提高,随着时效温度的增加先变高后降低,在时效时间为9 h,时效温度为490℃时,抗拉强度,延伸率和硬度达到最大值,分别为1585 MPa,0.14%,530 HV。试样的断裂形式均为准解理断裂。热处理前后18Ni300模具钢的线膨胀系数分别为1.20×10-5/℃和1.24×10-5/℃。专门为某镜头装饰件设计的随形冷却模具镶块的SLM成形效果良好,水道连续畅通。