CN104087729B - 一种提高3d打印金属件性能的处理方法 - Google Patents
一种提高3d打印金属件性能的处理方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN104087729B CN104087729B CN201410289871.XA CN201410289871A CN104087729B CN 104087729 B CN104087729 B CN 104087729B CN 201410289871 A CN201410289871 A CN 201410289871A CN 104087729 B CN104087729 B CN 104087729B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- metalwork
- sub
- treatment
- temper
- zero treatment
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Landscapes
- Powder Metallurgy (AREA)
Abstract
本发明公开了一种提高3D打印金属件性能的处理方法，将用于3D打印的金属进行一次深冷处理，一次回火处理；进行二次深冷处理，二次回火处理。经过本发明处理方法处理过的3D打印金属件，从组织特征看，当3D打印金属件进行深冷处理时，因超低温作用，金属件的内部组织发生收缩，空隙减小，使产品致密度提高；同时在深冷处理条件下，析出超微细碳化物，这些细小弥散的碳化物在材料塑形变形时可以阻碍位错运动，从而增强金属件的耐磨损能力；超低温环境促使马氏体晶格发生改变，使金属件内部微观应力降低，组织得到强化，从而使金属件的硬度、抗冲击韧性和耐磨性显著提高，最终使金属件的组织和综合性能得到改善，从而增强3D打印金属件的力学性能。
Description
技术领域
本发明涉及一种提高金属件性能的处理方法，尤其涉及一种提高3D打印金属件性能的处理方法。
背景技术
3D打印技术正在快速改变传统的生产方式和生活方式，作为战略性新兴产业，美国、德国等发达国家高度重视并积极推广该技术。不少专家认为，以数字化、网络化、个性化、定制化为特点的3D打印技术为代表的新制造技术将推动第三次工业革命。3D打印技术其源可以追溯到快速成型技术，从3D计算机辅助设计（3DCAD）发展开始，人们就希望方便地将设计直接转化为实物。而3D打印技术，就是在计算机中将3DCAD模型分成若干层，通过3D打印设备在一个平面上按照3DCAD层图形，将塑料、金属甚至生物组织活性细胞等材料烧结或者黏合在一起，然后再一层一层的叠加起来。通过每一层不同的图形的累积，最后形成一个三维物体。3D打印属于快速成型技术的一种，它是一种以数字模型文件为基础，运用粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过逐层打印的方式来构造物体的技术。3D打印金属件产品的出现推动了快速成型技术的发展。
但是，由于3D打印是增材制造，层与层之间存在着内部组织不致密等问题，因而3D打印的金属件在强度、刚度、硬度和机械加工性能等方面远不如铸件，目前主要用于一般要求较低、专业性不强的部件，还不作为承力、传递扭矩的功能性部件使用。
深冷处理作为材料的一种处理工艺，受到国内外学者的广泛重视与研究，并且不断地在生产实践中得到应用。深冷处理是将材料置于可控温度的特定装置中，通常温度是在-130℃以下，使其材料的微观组织结构、物相结构发生改变，这种改变微观上表现为晶粒细化且分布更加均匀，宏观上表现为材料硬度、耐磨性、韧性和尺寸稳定性方面的改善和增强，从而达到提高和强化材料性能的目的。到目前为止，还未见有采用深冷处理来提高3D打印金属件性能的文献报道。
因此，研发一种采用深冷处理工艺来提高3D打印金属件性能具有重要的现实意义和工业应用前景。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术中的不足，提供一种提高3D打印金属件性能的处理方法。通过该方法处理后的3D打印金属件的性能明显增强，从而能够更广泛的满足工业生产需求。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种提高3D打印金属件性能的处理方法，其创新点在于：将用于3D打印的金属件先进行一次深冷处理，一次深冷处理完成后连续进行一次回火处理；一次回火处理后再次进行二次深冷处理，二次深冷处理完成后连续进行二次回火处理。
进一步的，所述一次深冷处理步骤为将恢复室温的3D打印金属件立即放入深冷装置中，设置冷却速度为0.5～15℃/min，控制冷却温度为﹣130～-230℃，保温5～20h。
进一步的，所述一次回火处理步骤为将一次深冷处理后的金属件以1～20℃/min的升温速度升至室温，然后在时间间隔小于25min内进行回火处理，设置回火处理时的加热温度在150～200℃之间，保温1～5h，最后将3D打印金属件置于空气中，自然冷却到室温。
进一步的，所述二次深冷处理步骤为将自然冷却恢复室温的3D打印金属件再次放入深冷装置中，设置冷却速度为0.8～12℃/min，控制冷却温度为﹣150～-200℃，保温5～20h。
进一步的，所述二次回火处理步骤为将二次深冷处理后的金属件以10～20℃/min的升温速度升至室温，然后在时间间隔小于25min内进行回火处理，设置回火处理时的加热温度在180～200℃之间，保温3～5h，最后再次将3D打印金属件置于空气中，自然冷却到室温。
进一步的，所述金属件的材料为钛合金粉末、铝合金粉末、不锈钢粉末或工具钢粉末。
进一步的，所述一次深冷处理步骤中冷却速率为3℃/min，冷却温度为-180℃，保温时间为18h。
进一步的，所述一次回火处理步骤中升温速率为6℃/min，加热速度为15℃/min，保温时间为2h。
本发明的有益效果：经过本发明的这种提高3D打印金属件性能的处理方法处理过的3D打印金属件：
（1）从组织特征看，当3D打印金属件进行深冷处理时，因超低温作用，金属件的内部组织发生收缩，空隙减小，使产品致密度提高20%～40%。
（2）同时在深冷处理条件下，析出超微细碳化物，这些细小弥散的碳化物在材料塑形变形时可以阻碍位错运动，从而增强金属件的耐磨损能力,使其性能提高60%以上。
（3）可以增加3D金属件的稳定性，增强耐磨性能和硬度，可使金属件整体得到强化，内部组织结构更加均匀且减少残余应力。
（4）超低温环境促使马氏体晶格发生改变，使金属件内部微观应力降低，组织得到强化，从而使金属件的硬度、抗冲击韧性和耐磨性显著提高，最终使金属件的组织和综合性能得到改善，从而增强3D打印金属件的力学性能。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明的技术方案作详细说明。
实施例1
将利用铝合金粉末进行3D打印的金属薄板件放入深冷处理装置中，将其从室温条件下，以2℃/min降温至-190℃并恒温10h。
将一次深冷处理的金属件以5℃/min升温至室温后，时间间隔20min后，加热到200℃进行回火处理，保温2h。
最后，将金属件置于空气中，自然冷却到室温。
将上述冷却到室温的金属件再次放入深冷处理装置中，将其从室温条件下，以5℃/min降温至-160℃并恒温10h。
将二次深冷处理的金属件以10℃/min升温至室温后，时间间隔20min后，加热到180℃进行回火处理，保温3h。
最后，再次将金属件置于空气中，自然冷却到室温。
基于本实施例的提高3D打印金属件性能的处理方法，增强金属件的抗拉强度、耐磨性和硬度，经测试金属件的抗拉强度提高30%，耐磨性提高60%，硬度可提高40%。
实施例2
将利用工具钢粉末进行3D打印的金属圆柱件放入深冷处理装置中，将其从室温条件下，以1℃/min降温至-190℃并恒温15h。
将一次深冷处理的金属件以3℃/min升温至室温，时间间隔15min后，加热到180℃进行回火处理，保温5h。
最后，将金属件置于空气中，自然冷却到室温。
将上述冷却到室温的金属件再次放入深冷处理装置中，将其从室温条件下，以10℃/min降温至-180℃并恒温12h。
将二次深冷处理的金属件以14℃/min升温至室温，时间间隔15min后，加热到200℃进行回火处理，保温4h。
最后，再次将金属件置于空气中，自然冷却到室温。
基于本实施例中提高3D打印金属件性能的处理方法中，金属件空隙减小，致密度得到提高，强度增大，同时减小了3D打印金属件的晶粒大小，使碳化物的分布更加均匀。经检测，金属件的晶粒度提高2级，金属件强度提高50%。
实施例3
将利用不锈钢粉末进行3D打印的金属较厚板件放入深冷处理装置中，将其从室温条件下，以5℃/min降温至-200℃并恒温20h。
将一次深冷处理的金属件以8℃/min升温至室温，时间间隔10min后，加热到200℃进行回火处理，保温5h。
最后，将金属件置于空气中，自然冷却到室温。
将上述冷却至室温后金属件的放入深冷处理装置中，将其从室温条件下，以12℃/min降温至-200℃并恒温20h。
将二次深冷处理的金属件以20℃/min升温至室温，时间间隔10min后，加热到195℃进行回火处理，保温5h。
最后，再次将金属件置于空气中，自然冷却到室温。
基于本实施例中的提高3D打印金属件性能的处理方法，该方法有效解决3D打印过程中组织不致密，结构不牢固的问题。经检验，组织致密度提高40%。
综上实施例1、2和3，对3D打印金属件进行深冷处理，一方面从宏观上可以提高金属件的抗拉强度、硬度和耐磨性；另一方面从微观上可以使3D打印金属件的内部组织细化，提高致密性。
Claims (4)
1.一种提高3D打印金属件性能的处理方法，将用于3D打印的金属件先进行一次深冷处理，一次深冷处理完成后连续进行一次回火处理；一次回火处理后再次进行二次深冷处理，二次深冷处理完成后连续进行二次回火处理，其特征在于：
所述一次深冷处理步骤为将恢复室温的3D打印金属件立即放入深冷装置中，设置冷却速度为0.5～15℃/min，控制冷却温度为-130～-230℃，保温5～20h；
所述一次回火处理步骤为将一次深冷处理后的金属件以1～20℃/min的升温速度升至室温，然后在时间间隔小于25min内进行回火处理，设置回火处理时的加热温度在150～200℃之间，保温1～5h，最后将3D打印金属件置于空气中，自然冷却到室温；
所述二次深冷处理步骤为将自然冷却恢复室温的3D打印金属件再次放入深冷装置中，设置冷却速度为0.8～12℃/min，控制冷却温度为-150～-200℃，保温5～20h；
所述二次回火处理步骤为将二次深冷处理后的金属件以10～20℃/min的升温速度升至室温，然后在时间间隔小于25min内进行回火处理，设置回火处理时的加热温度在180～200℃之间，保温3～5h，最后再次将3D打印金属件置于空气中，自然冷却到室温。
2.根据权利要求1所述的提高3D打印金属件性能的处理方法，其特征在于：所述金属件的材料为钛合金粉末、铝合金粉末、不锈钢粉末或工具钢粉末。
3.根据权利要求1所述的提高3D打印金属件性能的处理方法，其特征在于：所述一次深冷处理步骤中冷却速率为3℃/min，冷却温度为-180℃，保温时间为18h。
4.根据权利要求1所述的提高3D打印金属件性能的处理方法，其特征在于：所述一次回火处理步骤中升温速率为6℃/min，加热速度为15℃/min，保温时间为2h。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201410289871.XA CN104087729B (zh) | 2014-06-25 | 2014-06-25 | 一种提高3d打印金属件性能的处理方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201410289871.XA CN104087729B (zh) | 2014-06-25 | 2014-06-25 | 一种提高3d打印金属件性能的处理方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN104087729A CN104087729A (zh) | 2014-10-08 |
| CN104087729B true CN104087729B (zh) | 2016-01-20 |
Family
ID=51635486
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201410289871.XA Active CN104087729B (zh) | 2014-06-25 | 2014-06-25 | 一种提高3d打印金属件性能的处理方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN104087729B (zh) |
Families Citing this family (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105586477A (zh) * | 2016-03-01 | 2016-05-18 | 江苏星火特钢有限公司 | 一种提高3d打印马氏体不锈钢结构件硬度的方法 |
| CN106041078B (zh) * | 2016-07-13 | 2017-11-21 | 北京梦之墨科技有限公司 | 一种彩色金属3d打印线材及其制备方法 |
| DE102018010079A1 (de) * | 2018-12-20 | 2020-06-25 | Messer Group Gmbh | Verfahren zum Nachbehandeln eines mittels generativer Fertigung hergestelllten Werkstücks |
| CN109728207B (zh) * | 2018-12-27 | 2022-04-05 | 东莞澳中新材料科技股份有限公司 | 一种环保型锂电池铝塑保护膜 |
| CN109807320B (zh) * | 2019-02-19 | 2020-07-31 | 南通理工学院 | 一种3dp法制备高温镍基合金多孔材料的方法及后处理工艺 |
| CN111054924A (zh) * | 2019-12-13 | 2020-04-24 | 上海镭镆科技有限公司 | 一种3d打印不锈钢材料热处理方法 |
| CN112155801B (zh) * | 2020-10-30 | 2024-04-09 | 嘉思特医疗器材(天津)股份有限公司 | 含氧化层锆铌合金骨小梁单间室胫骨平台假体及制备方法 |
| CN112315627B (zh) | 2020-10-30 | 2024-04-09 | 嘉思特医疗器材(天津)股份有限公司 | 带有骨小梁的含氧化层锆铌合金胫骨平台假体及制备方法 |
| CN112294499B (zh) * | 2020-10-30 | 2024-04-09 | 嘉思特医疗器材(天津)股份有限公司 | 含氧化层锆铌合金分区骨小梁股骨髁假体及制备方法 |
| CN112274301B (zh) * | 2020-10-30 | 2024-04-09 | 嘉思特华剑医疗器材(天津)有限公司 | 含氧化层锆铌合金踝关节假体系统及制备方法 |
| CN113523303A (zh) * | 2021-05-26 | 2021-10-22 | 上海交通大学 | 一种消除选区激光熔化成形铝合金构件残余应力的方法 |
| CN115055694A (zh) * | 2022-05-23 | 2022-09-16 | 上海交通大学 | 一种增材制造超高强塑积的超高强不锈钢材料的制备方法 |
| CN114959519A (zh) * | 2022-06-10 | 2022-08-30 | 中国航发北京航空材料研究院 | 一种降低激光选区熔化AlSi10Mg合金残余应力的方法 |
| CN115141989A (zh) * | 2022-06-17 | 2022-10-04 | 中国航发北京航空材料研究院 | 一种提高激光选区熔化AlSi10Mg合金强度的方法 |
| CN116532666A (zh) * | 2023-04-13 | 2023-08-04 | 成都飞机工业（集团）有限责任公司 | 一种提高激光选区熔化成形高强铝合金质量的后处理方法 |
Family Cites Families (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63143208A (ja) * | 1986-12-06 | 1988-06-15 | Nippon Piston Ring Co Ltd | 鉄系焼結部品の製造方法 |
| NL1008722C2 (nl) * | 1998-03-26 | 1999-09-28 | Skf Eng & Res Centre Bv | Roestvast staal. |
| KR100349762B1 (ko) * | 2000-03-31 | 2002-08-22 | 현대자동차주식회사 | 밸브 시트용 내마모 소결합금 및 이의 제조방법 |
| KR100492313B1 (ko) * | 2002-01-22 | 2005-06-03 | 삼성전자주식회사 | 소결금속의 제조방법 및 그 방법에 의해 제조된회전압축기의 플랜지 |
| CN101560591B (zh) * | 2009-05-21 | 2013-07-31 | 上海市机械制造工艺研究所有限公司 | 复合温度冷处理工艺 |
| US9290823B2 (en) * | 2010-02-23 | 2016-03-22 | Air Products And Chemicals, Inc. | Method of metal processing using cryogenic cooling |
| CN103834781B (zh) * | 2014-03-20 | 2015-05-27 | 何萌 | 金属件处理方法 |
-
2014
- 2014-06-25 CN CN201410289871.XA patent/CN104087729B/zh active Active
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN104087729A (zh) | 2014-10-08 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN104087729B (zh) | 一种提高3d打印金属件性能的处理方法 | |
| Lores et al. | A review on recent developments in binder jetting metal additive manufacturing: materials and process characteristics | |
| CN105562694B (zh) | 一种适用于增材制造零部件的热等静压三控方法 | |
| CN101380654B (zh) | 一种镁合金拼焊板拉深成形方法 | |
| Ma | Research on application of SLA technology in the 3D printing technology | |
| Feng et al. | Efficient generation strategy for hierarchical porous scaffolds with freeform external geometries | |
| Oleksik et al. | Single-point incremental forming of titanium and titanium alloy sheets | |
| WO2013113249A1 (zh) | 一种采用激光选区烧结成型制备多孔钽医用植入材料的方法 | |
| CN106001409A (zh) | 一种快速逆向及3d打印大型熔模铸造方法 | |
| Zhu et al. | Simulation research of hot stamping and phase transition of automotive high strength steel | |
| CN104816473B (zh) | 一种个性化定制的拐杖手柄的制造方法及该拐杖 | |
| CN105673806A (zh) | 一种高密度高强度行星齿轮 | |
| CN104451234B (zh) | 透气金属的制备方法 | |
| CN104129083B (zh) | 一种提高3d打印高分子材料零件性能的处理方法 | |
| CN110340361A (zh) | 快速直接制造热作模具的工艺方法 | |
| CN103898410A (zh) | 一种金属改性汽油机连杆 | |
| CN104625047A (zh) | 一种新型3d打印机 | |
| CN106756690B (zh) | 一次熔炼成型之后的Ti-20V-4Al-1Snβ型钛合金的二次热处理工艺 | |
| CN202752442U (zh) | 一种汽车左右翼子板外板的冲压模具 | |
| CN104959500A (zh) | 一种活塞杆锻造生产方法 | |
| CN202239439U (zh) | 一种钼坩埚锻模 | |
| Tamir et al. | Terms development of additive manufacturing | |
| CN202752449U (zh) | 一种汽车发动机机盖外板冲压模具 | |
| CN202387835U (zh) | 一种新型模具 | |
| CN104000332B (zh) | 服装三开片的aq原数裁剪法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20190730 Address after: 226500 Ning Tongju Group, Jiang'an Town, Rugao City, Jiangsu Province (in Flying Industry and Trade Company) Patentee after: Nantong Huda Machinery Equipment Co., Ltd. Address before: 226000 Jiangsu Province, Nantong City Chongchuan District sik Road No. 9 Patentee before: Nantong University |
|
| TR01 | Transfer of patent right |