CN112846231A - 基于激光选区熔化制备m2高速钢的方法及其应用 - Google Patents
基于激光选区熔化制备m2高速钢的方法及其应用 Download PDFInfo
- Publication number
- CN112846231A CN112846231A CN202110021352.5A CN202110021352A CN112846231A CN 112846231 A CN112846231 A CN 112846231A CN 202110021352 A CN202110021352 A CN 202110021352A CN 112846231 A CN112846231 A CN 112846231A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- powder
- speed steel
- selective laser
- laser melting
- molding
- 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.)
- Pending
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 46
- 229910001311 M2 high speed steel Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 44
- 238000002844 melting Methods 0.000 title claims abstract description 38
- 230000008018 melting Effects 0.000 title claims abstract description 38
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims abstract description 76
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 34
- 238000000465 moulding Methods 0.000 claims abstract description 27
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims abstract description 12
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims abstract description 8
- 239000006104 solid solution Substances 0.000 claims abstract description 6
- 238000012216 screening Methods 0.000 claims abstract description 5
- 238000005253 cladding Methods 0.000 claims description 6
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims description 5
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 5
- 238000011049 filling Methods 0.000 claims description 3
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 claims description 3
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 claims description 3
- 238000003754 machining Methods 0.000 abstract description 2
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 16
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 9
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 9
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 7
- 229910000997 High-speed steel Inorganic materials 0.000 description 6
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 5
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 5
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 4
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 4
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 4
- 239000000110 cooling liquid Substances 0.000 description 3
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 3
- 230000004927 fusion Effects 0.000 description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- 230000003746 surface roughness Effects 0.000 description 3
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N Molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011651 chromium Substances 0.000 description 2
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 2
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 2
- WPBNNNQJVZRUHP-UHFFFAOYSA-L manganese(2+);methyl n-[[2-(methoxycarbonylcarbamothioylamino)phenyl]carbamothioyl]carbamate;n-[2-(sulfidocarbothioylamino)ethyl]carbamodithioate Chemical compound [Mn+2].[S-]C(=S)NCCNC([S-])=S.COC(=O)NC(=S)NC1=CC=CC=C1NC(=S)NC(=O)OC WPBNNNQJVZRUHP-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 238000003801 milling Methods 0.000 description 2
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 description 2
- 238000005498 polishing Methods 0.000 description 2
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 2
- 238000011160 research Methods 0.000 description 2
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 2
- 230000008646 thermal stress Effects 0.000 description 2
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 description 2
- 229910052720 vanadium Inorganic materials 0.000 description 2
- LEONUFNNVUYDNQ-UHFFFAOYSA-N vanadium atom Chemical compound [V] LEONUFNNVUYDNQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000010146 3D printing Methods 0.000 description 1
- 125000000174 L-prolyl group Chemical group [H]N1C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])[C@@]1([H])C(*)=O 0.000 description 1
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000005336 cracking Methods 0.000 description 1
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000009661 fatigue test Methods 0.000 description 1
- 238000007542 hardness measurement Methods 0.000 description 1
- 239000011229 interlayer Substances 0.000 description 1
- 238000004372 laser cladding Methods 0.000 description 1
- 238000011068 loading method Methods 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005457 optimization Methods 0.000 description 1
- 238000004663 powder metallurgy Methods 0.000 description 1
- 238000007639 printing Methods 0.000 description 1
- 230000001737 promoting effect Effects 0.000 description 1
- 238000005245 sintering Methods 0.000 description 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 1
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 1
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 1
- 238000009864 tensile test Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F5/00—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the special shape of the product
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23C—MILLING
- B23C5/00—Milling-cutters
- B23C5/02—Milling-cutters characterised by the shape of the cutter
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23C—MILLING
- B23C5/00—Milling-cutters
- B23C5/28—Features relating to lubricating or cooling
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
- B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
- B33Y10/00—Processes of additive manufacturing
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
- B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
- B33Y80/00—Products made by additive manufacturing
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F5/00—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the special shape of the product
- B22F2005/001—Cutting tools, earth boring or grinding tool other than table ware
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Powder Metallurgy (AREA)
Abstract
本发明为一种基于激光选区熔化制备M2高速钢的方法及其应用，该方法包括以下步骤：第一步、选用M2高速钢粉末，粉末粒径范围为15～53μm，并对粉末进行筛分；第二步、利用筛分后的粉末进行激光选区熔化成型，粉末在成型设备的型腔内固溶成型，制得M2高速钢构件；基板上铺粉层厚为30μm，激光选区熔化成型中基板温度200～250℃。该方法能够用于加工螺旋内冷立铣刀。利用本方法制得的M2高速钢构件在室温下的硬度为55～61HRC，抗拉强度为700～1200MPa，具有良好的力学性能；通过本方法制造的M2高速钢刀具使用寿命更长。
Description
技术领域
本发明属于金属材料SLM成型技术领域，具体涉及一种基于激光选区熔化制备M2高速钢的方法及其应用，该方法能够用于制造对冷却要求更高的螺旋内冷立铣刀。
背景技术
激光选区熔化技术(SLM)是一种新型加工制造技术，利用SolidWorks、CATIA、pro/E等软件建立的三维模型或通过逆向工程得到的三维模型，通过设置一系列参数将三维模型转化成STL文件，将复杂的三维模型“切”成设定厚度片层结构，从而转变成简单的二维图形，然后通过激光熔化进行逐层加工、层叠增长，以实现工件成型。SLM技术能够制造传统成型方式难以制造的形状和结构复杂零件，尤其是具有空心结构的零件，例如螺旋内冷立铣刀。
高速钢具有高硬度和耐磨性，高的热硬性和强度，以及良好的淬透性和一定韧性，在刀具材料的应用中非常广泛。但是目前对于SLM技术的高速钢成型工艺的研究还处于空白，因此本申请提出一种基于激光选区熔化制备M2高速钢的方法，此方法制备的M2高速钢构件具有良好的力学性能，能够满足各种复杂结构的以M2高速钢为基材的工件的性能要求。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明拟解决的技术问题是，提供一种基于激光选区熔化制备M2高速钢的方法及其应用。
本发明解决所述技术问题采用的技术方案是：
一种基于激光选区熔化制备M2高速钢的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
第一步、选用M2高速钢粉末，粉末粒径范围为15～53μm，并对粉末进行筛分；
第二步、利用筛分后的粉末进行激光选区熔化成型，粉末在成型设备的型腔内固溶成型，制得M2高速钢构件；
基板上铺粉层厚为30μm，激光选区熔化成型中基板温度200～250℃。
所述工艺参数为：激光功率为200～240W、扫描速度为870～960mm/s、扫描间距为0.06～0.09mm。
利用上述方法获得M2高速钢构件在室温下的硬度为55～61HRC，抗拉强度为700～1200MPa。
其中，第二步的具体过程为：
1)将筛分后的粉末倒入成型设备的送粉缸中，调节成型设备的基板，直到基板均匀平铺一层粉末，铺粉层厚为30μm；然后关闭成型设备的型腔盖，充入惰性气体N2直到成型腔内的氧气浓度降到1％以下；
2)控制成型设备的激光器及振镜按照固定路径对粉末进行选区扫描，粉末吸收激光后熔化，并在室温下凝固形成熔覆层，未扫描的区域仍然保持粉末形态；
3)然后将成型设备的基板下降一个熔覆层高度，成型设备的刮刀复位，成型设备的送粉缸上升，再均匀地在基板上铺一层粉末，重复步骤2)和3)，完成M2高速钢构件的制备。
第一步中利用目数为200的筛网对粉末进行筛分。
本发明还提供一种基于激光选区熔化制备M2高速钢的方法的应用，该方法能够用于加工螺旋内冷立铣刀，铣刀内部沿轴线设有螺旋孔，螺旋孔的截面呈三角形。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1.本发明制造的M2高速钢构件在室温下的硬度为55～61HRC，抗拉强度为700～1200MPa，具有良好的力学性能；通过本方法制造的M2高速钢刀具使用寿命更长，还能够降低加工表面的粗糙度，产生良好的断屑效果，具有良好的应用前景。
2.本发明为制造高速钢螺旋内冷立铣刀提供了一种新方法，克服了传统加工制造技术难以加工螺旋内冷孔的难题，该立铣刀沿轴向设有螺旋冷却孔，使得冷却液能够到达整个切削工作面，显著提升了冷却和排屑效果。
3.目前研究以高速钢为基材的SLM成型工艺几乎没有，而通过调节常规的SLM成型工艺参数(激光功率、扫描速度和扫描间距)容易导致试样上形成较大裂纹和孔隙、粉末未完全融合等缺陷，导致试样全部折损。通过提高基板温度发现，基板温度越高，裂纹程度越小，且当基板温度为200-250℃时，展现出的综合力学性能最佳。通过减小扫描间距和提高激光功率提高高速钢的致密度。
附图说明
图1为本发明的对比例中不同工艺参数得到的试样的光镜图；
图2为本发明在不同基板温度得到的试样图。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本发明的技术方案作进一步详细叙述，并不用于限定本申请的保护范围。
本发明涉及的M2高速钢(W6Mo5Cr4V2)粉末按质量百分比组成为碳0.8-0.9％、硅0.15-0.4％、锰0.2-0.45％、铬3.8-4.4％、钼4.5-5.5％、钒1.75-2.2％、钨5.5-6.75％、余量为铁；
粉末的粒度区间为15～53μm，粒径分布为DV10＝22.3μm，DV50＝34.8μm，DV90＝54.4μm，粒径符合正态分布；粉末的氧含量≤800ppm，氮含量≤600ppm，此种组分下粉末的球形度高、氧含量低，具有良好的流动性以及较高的松装密度和振实密度，在粉末冶金和3D打印薄壁器件和复杂零件、冷热喷涂、激光熔覆等领域具有广泛应用。
本发明为一种基于激光选区熔化制备M2高速钢的方法，包括以下步骤：
第一步、选用M2高速钢粉末，粉末的粒径范围为15～53μm；利用目数为200的筛网对粉末进行筛分，去除影响激光选区熔化的粗大粉末；
第二步、利用筛分后的粉末进行激光选区熔化成型，粉末在成型设备的型腔内固溶成型，制得M2高速钢构件；
激光选区熔化成型的工艺参数为：激光功率为200～240w、扫描速度为870～960mm/s、扫描间距为0.06～0.09mm、基板温度200～250℃；
M2高速钢构件在室温下的硬度为55～61HRC，抗拉强度为700～1200MPa。
本申请的一种基于激光选区熔化制备M2高速钢的方法能够用于加工螺旋内冷立铣刀，该铣刀内部沿轴线设有螺旋冷却孔，螺旋孔的截面呈三角形，增大了冷却区域，容纳的冷却液更多，使冷却效果更佳。
实施例1
一种基于激光选区熔化制备M2高速钢的方法，包括：
第一步、选用M2高速钢粉末，粉末的粒径范围为15～53μm，M2高速钢粉末按质量百分比组成为碳0.827％、硅0.38％、锰0.27％、铬3.86％、钼4.51％、钒1.83％、钨5.53％、余量为铁；利用目数为200的筛网对粉末进行筛分，去除影响激光选区熔化的粗大粉末；
第二步、利用筛分后的粉末进行激光选区熔化成型，粉末在成型设备的型腔内固溶成型，制得拉伸试样和硬度试样；将试样冷却至室温待用；其中，拉伸试样为两端粗，中部细的块状结构，拉伸试样的总长为19mm，粗端的尺寸为4×8×2mm，细端的尺寸为11×2×2mm；硬度试样为10×10×10mm的立方体块，用于测洛氏硬度。
所述第二步中激光选区熔化成型的工艺参数为：激光功率为200W、扫描速度为960mm/s、扫描间距为0.06mm、基板温度200℃，此时试样的力学性能最佳。
对本实施例得到的试样进行力学性能测试：
将制得的拉伸试样和硬度试样分别通过线切割方式与成型设备的基板分离，然后分别用400、600、800、1200目的砂纸对拉伸试样和硬度试验进行研磨；研磨完成后，使用P-1型金相试样抛光机进行抛光处理，然后使用型号为TIME3200触针式表面粗糙度测量仪测量试样的表面粗糙度，保证样品表面粗糙度降到0.1μm以下；
在室温下对试样进行洛氏硬度(HRC)测定：利用HRS-150型数显洛氏硬度计，载荷加载档位为150kg，保压时间为5s，测试结果表明试样的硬度能够达到60.0HRC；
在室温下对试样进行拉伸试验：采用E10000电子动静态疲劳试验机对拉伸试样进行拉伸性能测试，测试结果表明试样的抗拉强度达到1020MPa。
第二步的具体过程为：
1)将筛分后的粉末倒入成型设备的送粉缸中，调节成型设备的基板，直到基板均匀平铺一层粉末，铺粉层厚为30μm，层厚在30μm时试样的缺陷较少；然后关闭成型设备的型腔盖，充入惰性气体N2直到成型腔内的氧气浓度降到1％以下；
2)控制成型设备的激光器及振镜按照一定的路径对粉末进行选区扫描，粉末吸收激光后熔化，并在室温下凝固形成熔覆层，未扫描的区域仍然保持粉末形态；
3)然后将成型设备的基板下降一个熔覆层高度，成型设备的刮刀复位，成型设备的送粉缸上升，再均匀地在基板上铺一层粉末，重复步骤2)和3)，试样被层层累加，叠层生长，完成M2高速钢试样的制备。
实施例2
本实施例的步骤与实施例1相同，不同之处在于，本实施例中激光选区熔化成型的工艺参数为：激光功率为220W、扫描速度为870mm/s、扫描间距为0.08mm、基板温度为200℃。
力学性能试验结果表明试样的硬度能够达到59.3HRC，试样的抗拉强度达到783MPa。
在实施例1与实施例2中，基板温度均为200℃；对大量实验数据的分析表明，当激光功率为180～220W时，硬度随激光功率的增大而增大，且在200～220W范围内硬度有显著提高；根据能量密度公式(能量密度＝激光功率/(扫描速度*扫描间距*层厚))，当激光功率较低时，能量密度较低，这会导致制备试样的过程中由于激光束能量不足使金属粉末融合不完全，未能在液相间形成有效粘结，使试样表面形成孔隙；随着激光功率的提高，激光能量随之增大，高速钢粉末完全熔化，层间液相流动性提高，试样的孔洞减少、致密度提高，硬度提高；当激光功率增加到一定程度时，试样的硬度出现了下降，即当激光功率在220～240W时，硬度随激光功率的升高而减小。尽管随着激光功率的增加，孔隙出现的几率减小，但在能量密度过大时，由于热应力的存在以及液相的相对不稳定会出现细小的裂纹及球化现象，导致硬度出现了下降。当扫描速度为870～960mm/s时，硬度随着扫描速度的升高而升高；当扫描速度为960～1050mm/s时，硬度随扫描速度升高硬度有所下降；扫描间距由0.06mm到0.08mm时，硬度有缓慢下降趋势，扫描间距从0.08mm到0.09mm时，硬度明显下降，由于激光束照射到金属粉末上，金属粉末变化成液相状态，而间距过大会导致扫描轨迹间搭接困难，导致致密度严重下降，使硬度显著减小。
与实施例1相比，实施例2的激光功率由200W升高为220W，对硬度的影响为升高；扫描速度由960mm/s降低为870mm/s，对硬度的影响为降低；扫描间距由0.06mm升高到0.08mm，对硬度的影响为下降；综合激光功率、扫描速度和扫描间距这三个影响因素，实施例2的硬度略有下降；由于实施例2的能量密度105.36J/mm3小于实施例1的能量密度115.74J/mm3，导致实施例1的粉末能够在较高的能量密度下充分熔化并且形成粘结程度高的固溶体，因此实施例1的抗拉强度大于实施例2。
实施例3
本实施例的步骤与实施例1相同，不同之处在于，本实施例中激光选区熔化成型的工艺参数为：激光功率为220W、扫描速度为960mm/s、扫描间距为0.09mm、基板温度为250℃。
力学性能试验结果表明试样的硬度能够达到59.1HRC，试样的抗拉强度达到917MPa。
与实施例2相比，实施例3的激光功率不变，扫描速度由870mm/s升高为960mm/s，对硬度的影响为升高；扫描间距由0.08mm升高到0.09mm，对硬度的影响为下降；基板温度由200℃升高至250℃，这对于硬度的影响有升高趋势；综合扫描速度、扫描间距和基板温度这三个影响因素，实施例3的试样硬度略有升高；基板温度由200℃提高到250℃，随着基板温度升高，能够显著消除试样的裂纹，对抗拉强度有积极影响，因此实施例3的抗拉强度比实施例2有显著提高。
实施例4
本实施例的步骤与实施例1相同，不同之处在于，本实施例中激光选区熔化成型的工艺参数为：激光功率为240W、扫描速度为870mm/s、扫描间距为0.09mm、基板温度为250℃。
力学性能试验结果表明试样的硬度能够达到60.8HRC，试样的抗拉强度达到749MPa。
与实施例3相比，实施例4的激光功率由220W升高为240W，对硬度的影响为升高，扫描速度由960mm/s降低为870mm/s，对硬度的影响为降低，扫描间距和基板温度保持不变；综合激光功率和扫描速度这两个影响因素，同时在扫描间距不变的条件下，根据能量密度与硬度的拟合曲线可知，硬度随着能量密度的提高而增大，实施例4的能量密度102.17J/mm3大于实施例3的能量密度为84.88J/mm3，因此实施例4的硬度较实施例3略有提高；扫描间距不变的条件下，能量密度过大会出现试样的过烧结现象(过烧结主要与能量密度、扫描间距相关)，导致组织发生变化，因此实施例4的抗拉强度比实施例3低。
对比例1
对比例1的步骤与实施例1相同，不同之处在于，激光功率为280W，得到的试样如图1(a)所示，试样表面出现微裂纹，和图1(b)所示的球化现象，这是由于激光功率过大造成能量密度过大，由于热应力的存在以及液相的相对不稳定会出现细小的裂纹及球化现象。
对比例2
本对比例与实施例1的不同之处在于，激光功率为150W，会出现如图1(c)、(e)所示的粉末融合不完全的缺陷或者图1(d)所示的沿打印方向的开裂现象，这是由于能量密度小，导致粉末之间的粘接性能降低。
对比例3
本对比例与实施例1的不同之处在于，扫描间距为0.12mm，扫描间距过大，导致试样的致密度非常差，层间不能充分的粘结，如图1(f)。
对比例4
本对比例与实施例1的不同之处在于，基板温度为100℃和150℃，得到的试样如图2(a)、(b)，试样表面出现较大的裂纹。实施例1的试样如图2(c)。
综上所述，通过本方法制得的M2高速钢在室温下的硬度为55～61HRC，抗拉强度为700～1200MPa，经过工艺参数优化后，M2高速钢硬度和强度有了显著提高；将其用于制造螺旋内冷立铣刀，对于提高冷却液到刀具顶部的流动过程中的热传导能力，提高刀具寿命以及刀具运转速度，促进金属增材制造的发展都具有重要意义。
本发明未述及之处适用于现有技术。
Claims (6)
1.一种基于激光选区熔化制备M2高速钢的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
第一步、选用M2高速钢粉末，粉末粒径范围为15～53μm，并对粉末进行筛分；
第二步、利用筛分后的粉末进行激光选区熔化成型，粉末在成型设备的型腔内固溶成型，制得M2高速钢构件；
基板上铺粉层厚为30μm，激光选区熔化成型中基板温度200～250℃。
2.根据权利要求1所述的基于激光选区熔化制备M2高速钢成型方法，其特征在于，工艺参数为：激光功率为200～240W、扫描速度为870～960mm/s、扫描间距为0.06～0.09mm。
3.根据权利要求2所述的基于激光选区熔化制备M2高速钢的方法，其特征在于，M2高速钢构件在室温下的硬度为55～61HRC，抗拉强度为700～1200MPa。
4.根据权利要求1所述的基于激光选区熔化制备M2高速钢的方法，其特征在于，第二步的具体过程为：
1)将筛分后的粉末倒入成型设备的送粉缸中，调节成型设备的基板，直到基板均匀平铺一层粉末，铺粉层厚为30μm；然后关闭成型设备的型腔盖，充入惰性气体N2直到成型腔内的氧气浓度降到1％以下；
2)控制成型设备的激光器及振镜按照固定路径对粉末进行选区扫描，粉末吸收激光后熔化，并在室温下凝固形成熔覆层，未扫描的区域仍然保持粉末形态；
3)然后将成型设备的基板下降一个熔覆层高度，成型设备的刮刀复位，成型设备的送粉缸上升，再均匀地在基板上铺一层粉末，重复步骤2)和3)，完成M2高速钢构件的制备。
5.根据权利要求1所述的基于激光选区熔化制备M2高速钢的方法，其特征在于，第一步中利用目数为200的筛网对粉末进行筛分。
6.一种基于激光选区熔化制备M2高速钢的方法的应用，其特征在于，该方法能够用于加工内冷螺旋立铣刀，铣刀内部沿轴线设有螺旋孔，螺旋孔的截面呈三角形。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202110021352.5A CN112846231A (zh) | 2021-01-08 | 2021-01-08 | 基于激光选区熔化制备m2高速钢的方法及其应用 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202110021352.5A CN112846231A (zh) | 2021-01-08 | 2021-01-08 | 基于激光选区熔化制备m2高速钢的方法及其应用 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN112846231A true CN112846231A (zh) | 2021-05-28 |
Family
ID=76005202
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202110021352.5A Pending CN112846231A (zh) | 2021-01-08 | 2021-01-08 | 基于激光选区熔化制备m2高速钢的方法及其应用 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN112846231A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113579248A (zh) * | 2021-07-26 | 2021-11-02 | 西安建筑科技大学 | 一种电子束选区熔化制备m2高速钢的工艺方法及设备 |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007231349A (ja) * | 2006-02-28 | 2007-09-13 | Matsushita Electric Works Ltd | 金属光造形用金属粉末 |
| CN107088658A (zh) * | 2017-04-25 | 2017-08-25 | 山东大学 | 一种梯度功能复合刀片的制造方法 |
| CN108339983A (zh) * | 2018-04-02 | 2018-07-31 | 广州恒尚科技有限公司 | 一种304/304l不锈钢的选区激光熔化成型方法 |
| WO2019103686A1 (en) * | 2017-11-22 | 2019-05-31 | Vbn Components Ab | High hardness 3d printed steel product |
| CN109963671A (zh) * | 2017-06-15 | 2019-07-02 | 住友电工烧结合金株式会社 | 制造造型制品的方法以及造型制品 |
| GB201918601D0 (en) * | 2019-12-17 | 2020-01-29 | Renishaw Plc | Powder bed fusion additive manufacturing methods and apparatus |
| CN111318701A (zh) * | 2020-04-01 | 2020-06-23 | 大连理工大学 | 薄壁异形金属构件增材制造过程残余应力控制方法 |
-
2021
- 2021-01-08 CN CN202110021352.5A patent/CN112846231A/zh active Pending
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007231349A (ja) * | 2006-02-28 | 2007-09-13 | Matsushita Electric Works Ltd | 金属光造形用金属粉末 |
| CN107088658A (zh) * | 2017-04-25 | 2017-08-25 | 山东大学 | 一种梯度功能复合刀片的制造方法 |
| CN109963671A (zh) * | 2017-06-15 | 2019-07-02 | 住友电工烧结合金株式会社 | 制造造型制品的方法以及造型制品 |
| WO2019103686A1 (en) * | 2017-11-22 | 2019-05-31 | Vbn Components Ab | High hardness 3d printed steel product |
| CN108339983A (zh) * | 2018-04-02 | 2018-07-31 | 广州恒尚科技有限公司 | 一种304/304l不锈钢的选区激光熔化成型方法 |
| GB201918601D0 (en) * | 2019-12-17 | 2020-01-29 | Renishaw Plc | Powder bed fusion additive manufacturing methods and apparatus |
| CN111318701A (zh) * | 2020-04-01 | 2020-06-23 | 大连理工大学 | 薄壁异形金属构件增材制造过程残余应力控制方法 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 丁焕等: "基板温度对选择性激光熔覆法制备M2高速钢组织与性能的影响", 《粉末冶金材料科学与工程》 * |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113579248A (zh) * | 2021-07-26 | 2021-11-02 | 西安建筑科技大学 | 一种电子束选区熔化制备m2高速钢的工艺方法及设备 |
| CN113579248B (zh) * | 2021-07-26 | 2023-08-11 | 西安建筑科技大学 | 一种电子束熔化制备m2高速钢的工艺方法及设备 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Yang et al. | Additive manufacturing of WC-Co hardmetals: a review | |
| CN111607789B (zh) | 激光熔覆原位自生碳化物颗粒增强铁基熔覆层及其制备方法 | |
| Kempen et al. | Lowering thermal gradients in selective laser melting by pre-heating the baseplate | |
| CN114150203B (zh) | 一种激光熔覆原位自生高熵合金梯度涂层及其制备方法 | |
| CN111014669A (zh) | 一种原位纳米TiB晶须增强钛基复合材料的制备方法 | |
| Wu et al. | Direct additive manufacturing of TiCp reinforced Al2O3-ZrO2 eutectic functionally graded ceramics by laser directed energy deposition | |
| Dewidar et al. | Processing conditions and mechanical properties of high-speed steel parts fabricated using direct selective laser sintering | |
| CN114682800B (zh) | 超声滚压表面强化激光增材制造共晶高熵合金板材的方法 | |
| CN111872388A (zh) | 一种基于激光选区熔化技术制备高熵合金的方法 | |
| Hassan et al. | The effect of printing parameters on sintered properties of extrusion-based additively manufactured stainless steel 316L parts | |
| Gong et al. | Laser energy density dependence of performance in additive/subtractive hybrid manufacturing of 316L stainless steel | |
| Beal et al. | Optimisation of processing parameters in laser fused H13/Cu materials using response surface method (RSM) | |
| Chen et al. | Effects of brazing temperature and holding time on wettability of brazing diamond and brazing interface analysis | |
| CN112846231A (zh) | 基于激光选区熔化制备m2高速钢的方法及其应用 | |
| Zhang et al. | Experimental studies on fabricating functionally gradient material of stainless steel 316L-Inconel 718 through hybrid manufacturing: directed energy deposition and machining | |
| Shi et al. | Investigation on the grinding properties of high thermal conductivity vitrified bond CBN grinding wheel for titanium alloy | |
| Ma et al. | Quantitative investigation of thermal evolution and graphitisation of diamond abrasives in powder bed fusion-laser beam of metal-matrix diamond composites | |
| Tao et al. | High-strength and wear-resistant Co-Cr-Mo/diamond composites fabricated by selective laser melting | |
| Smirnov et al. | The Possibilities of Creation and the Prospects of Application of a Binder with the Matrix-Filled Structure «Tin Bronze–the Mechanically Alloyed Granules» for Production of Diamond Tools | |
| Tang et al. | Experimental investigation on the effect of process parameters in additive/subtractive hybrid manufacturing 316L stainless steel | |
| CN110923707B (zh) | 基于激光熔覆的钛合金表面耐高温复合涂层材料 | |
| Maamoun et al. | Effect of SLM process parameters on the quality of Al alloy parts; Part I: powder characterization, density, surface roughness, and dimensional accuracy | |
| CN111979539A (zh) | 一种铜基非晶复合涂层及其制备方法 | |
| Ertürk et al. | Post-process drilling of AlSi10Mg parts by laser powder bed fusion | |
| JP2022513611A (ja) | 付加製造された耐火金属部材、付加製造方法及び粉末 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20210528 |
|
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |