简介
1.课题来源与背景自主研发项目。由暨南大学、广州恒尚科技有限公司、西安欧中材料科技有限公司、易欧司光电技术(上海)有限公司、巨轮智能装备股份有限公司、广东鸿图科技股份有限公司和广东美的制冷设备有限公司共同完成。该成果针对复杂花纹轮胎、高品质塑胶制品和薄壁铝合金制件对高端模具制造技术的需求,研究开发出多种牌号的合金钢粉体材料及其选区激光熔化制造工艺,系统评价了合金钢材料的成型特性与各项性能,针对量大面广的高端轮胎模具、注塑模具和压铸模具创新出增材制造技术,并实现了三大类高端模具工业应用及产业化,解决了高端模具生产制造行业痛点和技术难题,满足高端模具和产品工业需求。
2.技术原理与性能指标选区激光熔化合金钢粉末整体球形度≥99.4%,空心粉率<0.02%。304L不锈钢粉末流动性12.3s/50g,松装密度4.67g/cm3,D50=42.16μm。18Ni300模具钢粉末流动性13.4s/50g,松装密度4.69g/cm3,D50=40.34μm。15-53μm目标粉收得率达到≥47%,基本无卫星粉。304L不锈钢40μm层厚打印试样抗拉强度635MPa,屈服强度524 MPa,断裂伸长率43%,致密度99.99%。410不锈钢40μm层厚打印试样抗拉强度871 MPa,屈服强度867 MPa,断后伸长率26.5%,致密度99.99%。17-4PH不锈钢40μm层厚打印试样抗拉强度985 MPa,屈服强度926 MPa,断后伸长率17.5%,致密度99.99%。热处理后抗拉强度1325 MPa,屈服强度1224 MPa,断后伸长率13%。18Ni300模具钢40μm层厚打印试样抗拉强度1200 MPa,屈服强度1100 MPa,断后伸长率12%,致密度99.99%。热处理后抗拉强度2080 MPa,屈服强度2004 MPa,断后伸长率4%。实现了模具钢超高速100μm层厚打印,打印速度达到30cm3/h,孔隙率<0.1%,抗拉强度1180 MPa,屈服强度1026 MPa,断后伸长率18%。热处理后抗拉强度2045 MPa,屈服强度1977 MPa,断后伸长率6.5%,硬度51HRC。采用格栅式气流喷嘴保证层流情况下将设备成型仓最大气流压力提高至0.79mbar,同批次零件生产一致性达到6Sigma标准。使用碳纤维毛刷刮刀可以打印0.1mm薄壁结构。特殊的激光烧结策略可解决打印过程中90%的烟尘遮挡问题,完成20°随形水路无支撑打印,模具亚表层孔隙率≤0.03%。开发了注塑模具不同方向、不同打印层厚结构嫁接方法,打印时间缩短了63%。开发多件模具CNC与SLM结构同步矫正嫁接方法,嫁接精度<20um。实现了常态下H13钢无裂纹选区激光熔化打印,热处理后抗拉强度达到2236 MPa,屈服强度1570 MPa,断后伸长率7%,孔隙率<0.5%。铝合金制件不良率降低30%-50%,压铸模具使用寿命同比提高75%。