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本文导读目录:
1、常见塑胶模具钢材种类都有哪些?
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3、一种3D打印用耐热模具钢材料及其制备方法.pdf
常见塑胶模具钢材种类都有哪些?
众所周知,塑料模具钢的种类很多,根据不同的工作范围和使用条件,可以分为不同性能的塑料模具钢。
P20塑料模具钢是通用预硬化钢,淬火至820-870,回火至150-260HRC58-60。
其切割性能和焊接修复性能良好,可广泛适用于电蚀刻作业。
NAK80是一种高硬度预硬化钢,预硬化,HRC40板。
它具有易焊接、易切割、镜面抛光度高、无需热处理、适合电火花加工等特点。
一般来说,它可用于精密塑料和透明塑料模具等。
718塑料模具钢在热处理过程中预先硬化,HRC37-40。
它具有高淬透性、良好的抛光性、电火花加工性、高硬度预硬化钢和良好的可加工性。
主要用于高精度镜面模具、汽车零件模具、家用电器模具等。
1.2316塑料模具钢是一种预硬化镜面模具,淬火至1020-1050,回火至100-200HRC46-48。
经过钙化处理后,具有优异的抛光性能和耐腐蚀性。
主要用于高耐蚀性和镜面抛光模具,尤其是印刷电路板模具。
属于不锈钢系统,它是一种耐腐蚀的塑料模具钢,淬火至1020-1050HRC53和HRC50预硬化HRC28-35。
它具有耐腐蚀性好、淬火后硬度高、抛光性能好、热处理时尺寸变化小等特点。
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一种3D打印用耐热模具钢材料及其制备方法.pdf
10、可在核电、火力发电等性能要求苛刻的领域应用。
奥氏体耐热钢具有较高常温和高温力学性能,使用传统的机械去除方式难以加工,通常奥氏体耐热钢通过熔炼方法和后处理方法制成板材、棒材等形状,然后通过焊接等方法制造出简单形状的零件,难以制造出形状复杂的零件,极大地限制了其应用范围。
发明内容0005本发明提供一种激光3D打印用耐热模具钢材料及其制备方法,目的在于使该材料能够应用激光3D打印技术成形出形状复杂精细的高性能耐热零部件,解决奥氏体耐热钢难加工、难以制造复杂零件的难题。
0006本发明提供的一种激光3D打印用耐热模具钢材料,其特征在于,该材料是以所需耐热模具的材料成分为基础成分,添。
11、加C元素、脱氧元素和抗裂纹元素的量,C的添加量为0.1-0.15wt,脱氧元素的添加量为0.1-0.5wt,抗裂纹元素的添加量为0.05-0.5wt,材料为粒径分布在15m-100m的规则球形。
0007本发明提供的一种激光3D打印用耐热模具钢材料的制备方法,其特征在于,说明书CNA2/5页4该方法首先采用元素补偿的雾化方法制备出球形金属粉末,元素补偿是指以以所需耐热模具的材料成分为基础成分,添加C元素、脱氧元素和抗裂纹元素的量,C的添加量为0.1-0.15wt,脱氧元素的添加量为0.1-0.5wt,抗裂纹元素的添加量为0.05-0.5wt;000。
13、奥氏体耐热钢难加工、难以制造复杂零件的难题,扩大了这种难以加工的材料在热能、动力、高端耐热液压模具等诸多领域的应用。
具体实施方式0011激光3D打印用奥氏体耐热钢材料不仅在材料形态与传统材料不同,同时成分上也有特殊的要求。
使用激光3D打印技术成形奥氏体耐热钢需要将粉末材料熔化然后凝固成一层截面形状,然后逐层堆积形成三维实体零件。
在粉末熔化时极易与氧元素集合,形成氧化物,造成球化等缺陷,同时在激光高温的作用下,合金组织瞬间受热熔化并快速冷却,从而产生很大的应力,导致材料有较大的开裂倾向,影响成形件的性能。
奥氏体钢中的Fe、Cr和C元素都容易与O发生反应,在激光3D打印过程中会烧。
但是过高的C、Cr等合金元素含量会增加成形缺陷,同时为保证成形件的强度和高温性能,必须根据需求按照相应用途的耐热钢材料配比保证合金元素比例。
0012本发明提供的3D打印用奥氏体耐热钢粉末基于传统的耐热钢材料成分进行优化,具体实现是:按照所需耐热模具的材料成分配制原料,并在其中添加C元素、脱氧元素和抗裂纹元素,C的添加量为0.1-0.15wt,用以弥补3D打印过程C元素的流失;脱氧元素的添加量为0.1-0.5wt,用于减少3D打印过程中的氧化;抗裂纹元素的添加量0.05-0.5wt,以提高组织的抗裂纹性能,粉末材料粒径分布为15m-100m,粉末为规则球形,如球形度90以。
0013脱氧元素可以是Ti、Cr、Zr和Nb等,抗裂纹元素可以是Mn、V等,其中添加的元素可以和原材料成分中本身所含有的相同或者不同。
0014本发明提供的激光3D打印用耐热模具钢材料的制备方法是通过元素补偿的雾化方法制备出球形金属粉末,再通过分级筛分和定比例混合方法获得相对松装密度在5459的粉末材料,以适用于激光3D打印成形。
0015激光3D打印技术在制造金属零部件时,不仅是材料由粉末形态变为三维实体,而且粉末材料发生熔化、汽化、凝固等复杂的物理化学变化,材料的成分、组织也发生了变化,即元素的含量会发生变动,从而影响最终成形零件的性能。
16、是一种材料成形与制备一体化的技术,相比于其他材料成形技术,激光3D打印用粉末材料需要通过元素补偿来确保最终成形零件中的化学成分。
激光3D打印用粉末材料要求形貌为球形,粒说明书CNA3/5页5径集中,且分布为15-100m,不同激光3D打印工艺采用不同平均粒径的粉末。
雾化制粉技术是目前主流的球形粉末制备方法,其中气雾化制粉、选择电极法制备的粉末都开始应用于激光3D打印中,本发明提出在雾化制粉中进行元素补偿,保障激光3D打印最终零件的化学成分。
0016元素补偿的雾化方法的具体过程为:0017(1)选取主要化学成分符合要求的耐热钢材料,通过购置或按。
17、成分配比熔炼材料,添加0.1-0.15wt的C,0.1-0.5wt的Ti等关键脱氧元素,加入0.05-0.5wt的Mn等抗裂纹元素;0018(2)通过真空熔炼获得无偏析的金属溶液;0019(3)将熔炼完毕的合金溶液倒入保温包中,溶液通过喷嘴在不大于5Mpa的Ar气下雾化成合金溶液,由喷嘴喷出最终冷却成金属粉末。
0020激光3D打印技术是粉末致密化的过程,粉末初始相对密度会影响成形性,初始相对密度太低成形件的孔隙等缺陷多,初始相对密度太高粉末流动性差也降低成形性,因此激光3D打印用粉末对初始粉末相对密度进行控制,通过分级筛分粉末然后定比例混合的方法获得合适初始粉末相对密度。
19、i-N、Cr-Ni-N及Fe-Al-Mn和Cr-Mn-Al-Si等系耐热钢粉末材料的制备,制备的金属粉末材料可用于激光选区熔化、激光近净成形、电子束选区熔化、直接金属熔敷等3D打印制造技术。
0025目前制备耐热模具时通常按照其所需耐热模具成品的成分进行原料配比,其主要元素含量如下:C元素含量0.08-0.18wt,Cr元素含量15-30wt,Ni25wt,V元素含量0.3-0.5wt,同时含Mn、Mo等合金元素含量不超过5wt,P、S杂质不超过0.01wt,O元素控制在0.01wt以下,不含W等高温难熔金属元素。
0026下面结合实例对本发明的具体实施方式作进一步说明。
20、说明的是,这些实施方式的说明主要用于帮助理解本发明,但并不构成对本发明的限定。
此外,下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
0027实例:0028实例1:0029奥氏体耐热钢HR3C(25Cr-20Ni-Nb-N钢)是一种新型的耐热不锈钢,高温蠕变强度和高温抗氧化性能好,可以用于火力发电机组中关键零部件。
因该材料含有大量的Ni,抗氧化性强,3D打印成形性好。
成分为25Cr-20Ni-Nb-N的3D打印用粉末材料制备过程如下:0030(1)参考传统材料成分,按照0.16wt的C、17-23wt的Cr、17-23wt的Ni、。
21、说明书CNA4/5页60.2-0.6wt的No、0.15-0.35wt的N、1.5wt的Si、2wt的Mn和不超过0.01wt的P、S进行配比。
0031(2)由于3D打印过程中粉末材料会损失C元素,故增加0.1wt的C作为补偿,0.5wt的Cr作为脱氧元素,0.05wt的Mn作为抗裂纹元素,将原料加入高真空度熔炼设备的坩埚中,将熔炼设备抽至高真空状态,通入惰性气体作为保护气。
通过感应加热将原材料熔化,使用搅拌棒、超声振动等方式使金属熔化成分均匀化,消除成分偏析。
将熔炼完毕的合金溶液倒入保温包中,溶液通过喷嘴在不大于5Mpa的Ar气下雾化成合金溶液。
0032(3)使用筛分出10m-20m、20m-50m、50m-100m,三个级别的粉末,按照体积比1:1:3的比例混合,其余粉末回收再利用,将混合的粉末材料进行真空储存。
0033制备的金属粉末用于激光近净成形、直接金属涂敷等可以成形大尺寸零件的3D打印制造技术,用于大尺寸复杂形状的耐热零部件毛坯的近净成形。
0034实例2:00353Cr24Ni7Si2不锈钢使用温度为950-1050,是液锻钢件模具的理想材料,但是该材料无法使用数控加工,将其制备成粉末材料,使用3D打印技术可成形复杂精密的液锻钢件模具。
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