一种采用3D打印方法实现铜基合金与模具钢合金连接的方法技术

一种采用3D打印方法实现铜基合金与模具钢合金连接的方法，属于3D打印技术领域。该方法首先通过铸造、机械加工等传统技术加工出符合条件的待连接铜基合金基座；采用等离子喷涂方法在铜基合金基座的待打印表面喷涂一层纯镍，并进行烧结、打磨处理，使基座待打印表面平整；然后通过3D技术在已处理好的基座上进行3D打印，打印材料为模具钢合金粉末；打印完成后，将连接着基板的打印件取出，进行热处理，得到成品。这种方法可以将铜基合金良好的导热性与模具钢合金良好的机械性能结合，有效提高随形冷却模具的生产效率和使用寿命，具有重要的社会经济效益。

A Method of Connecting Copper-based Alloy with Die Steel Alloy by 3D Printing

【技术实现步骤摘要】
一种采用3D打印方法实现铜基合金与模具钢合金连接的方法
本专利技术属于3D打印
，具体涉及一种采用3D打印方法实现铜基合金与模具钢合金连接的方法。
技术介绍
注塑模具冷却系统影响着成型制品的质量和生产效率，传统的冷却系统难以实现模具的均匀冷却，成型制品容易出现翘曲、收缩不均等缺陷。随行冷却模具的冷却水路是依据制品外形变化的，可以实现制品各部分均匀冷却，显著改善制品的品质，减少冷却时间，具有很强的实用性，但是传统加工方法并不适用于加工随行冷却水路。选区激光融化（SLM）作为增材制造的一种，成形自由度高，制备的金属零件致密度高、强度大、表面粗糙度低、并能减少前期投资资本和节省制造时间，为注塑模具的制造带来了革命性的发展。铜基合金具有良好的机械性能、高传热性、非磁性，通常用来制造注塑模和塑料磁体模中的型腔和型芯，在模具行业广泛应用，但因为铜基合金的3D打印技术尚未成熟且铜基合金的力学性能无法满足实际生产要求，使用该合金制造随形冷却模具目前无法实现。MS1模具钢合金作为马氏体时效钢的一种，具有强度高、韧性好、焊接性能好及良好的冷热加工性能这几大特点，是3D打印专用的马氏体时效钢粉末，在国外的研究中，用选区激光熔化方法成形马氏体时效钢制作随形冷却注塑模具，成为了选区激光熔化马氏体时效钢的主要应用方式。但是MS1模具钢合金存在成本较高的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了解决目前采用铜基合金不能很好的制造出随性冷却模具及采用MS1模具钢合金制造随性冷却模具成本较高的问题，提供一种采用3D打印方法实现铜基合金与模具钢合金连接的方法，该方法可实现无缝连接且连接界面具有良好的力学性能，且制造出的随形冷却模具能够用于实际生产。为实现上述目的，本专利技术采取的技术方案如下：一种采用3D打印方法实现铜基合金与模具钢合金连接的方法，所述方法步骤如下：步骤一：根据实际需要制作出铜基合金基座，需确保所述基座上将要与模具钢相连接的各表面处在同一平面，采用热喷涂技术在基座将要与模具钢连接的表面上镀一层镍；所述的铜基合金基座采用传统机械加工或铸造技术加工即可；步骤二：对镀镍面表面进行烧结处理；步骤三：利用3D打印技术，根据实际需要在基座上打印出不同形状要求的打印件；步骤四：对制作出来的零件进行热处理即可。本专利技术相对于现有技术的有益效果为：本专利技术能得到由铜基合金和MS1模具钢合金连接而成的随形冷却模具，将铜基合金高的传热性与MS1模具钢合金良好的机械性能结合起来，很好的提高了随形冷却模具的生产效率和使用寿命，具有很高的社会经济效益，对制备新型高端模具具有重要意义。附图说明图1为实施例1的铜基合金与MS1模具钢连接界面处的电镜图；图2为实施例2的铜基合金与MS1模具钢连接界面处的电镜图；图3为实施例3的铜基合金与MS1模具钢连接界面处的电镜图；图4为实施例4的铜基合金与MS1模具钢连接界面处的电镜图。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术的技术方案作进一步的说明，但并不局限于此，凡是对本专利技术技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本专利技术技术方案的精神和范围，均应涵盖在本专利技术的保护范围中。本专利技术采用3D打印技术成形MS1模具钢制作随形冷却注塑模具中难以用传统加工制造出的部分，采用传统加工技术以铜基合金为基座加工出随形冷却模具冷却水路简单的部分，并且实现二者在保证使用性能的前提下无缝连接，将MS1模具钢合金良好的机械性能与铜基合金高传热性能结合起来，将会很好的提高随形冷却模具的生产效率和使用寿命，带来可观的社会经济效益。具体实施方式一：本实施方式记载的是一种采用3D打印方法实现铜基合金与模具钢合金连接的方法，所述方法步骤如下：步骤一：根据实际需要制作出铜基合金基座，需确保所述基座上将要与模具钢相连接的各表面处在同一平面，采用热喷涂技术在基座将要与模具钢连接的表面上镀一层镍；所述的铜基合金基座采用传统机械加工或铸造技术加工即可；步骤二：采用EOSM2803D打印机对镀镍面表面进行烧结处理，将烧结后的镀镍面打磨成平面；步骤三：利用3D打印技术，根据实际需要在基座上打印出不同形状要求的打印件；步骤四：对制作出来的零件进行热处理即可。具体实施方式二：具体实施方式一所述的一种采用3D打印方法实现铜基合金与模具钢合金连接的方法，步骤一中，镀镍层厚度为20~40μm。具体实施方式三：具体实施方式一所述的一种采用3D打印方法实现铜基合金与模具钢合金连接的方法，步骤二中，所述的烧结处理具体为：利用SLM技术进行激光烧结处理，激光功率为300W，扫描速率为960mm/s，扫描间距为0.11mm，激光扫描次数为2次。具体实施方式四：具体实施方式一所述的一种采用3D打印方法实现铜基合金与模具钢合金连接的方法，步骤三中，用于打印的粉末为MS1模具钢粉末，打印参数为：铺粉厚度40μm，扫描速率960mm/s，第一、二层打印功率为265～325W，且每层用激光扫描两次，自第三层开始，打印功率为285W，激光扫描一次，直至打印结束。具体实施方式五：具体实施方式一所述的一种采用3D打印方法实现铜基合金与模具钢合金连接的方法，步骤四中，所述的热处理具体为：直接时效处理，时效温度为520℃，零件随炉加热，升温速度10℃/min，保温时间6h，冷却方式为空冷。实施例1：步骤一：采用传统加工技术制作出上下表面平滑的Ø20mm×15mm的圆柱状铜基合金基板；步骤二：采用热喷涂技术在基座待打印面镀一层30微米厚的镍层；步骤三：对镀镍面进行激光烧结处理，激光功率300W，扫描速率960mm/s，扫描两次，烧结完成后打磨镀镍面，确保镀镍面水平光滑；步骤四：利用SLM技术，在已处理好的基板上打印出Ø20mm×7mm的圆柱状MS1模具钢零件，其中第一、二层粉末的打印功率为265W，扫描速率960mm/s，铺粉厚度40微米，扫描间距0.11mm，激光扫描两次，基板预热至100℃；从第三层开始（包括第三层），将打印功率调整为285W，激光扫描次数调整为一次，其他参数不变；步骤五、对打印完成的连接件进行直接时效处理，时效温度为520℃，保温6h，空冷；步骤六、采用电火花线切割技术沿轴线纵向切开连接件，经过标准金相试样制备方法获取MS1模具钢与铜基合金连接界面处微观组织，见图1。实施例2：本实施例与实施例1不同的是第一、二层粉末的打印功率为285W，其他与实施例1相同。MS1模具钢与铜基合金连接界面处微观组织，见图2。实施例3：本实施例与实施例1不同的是第一、二层粉末的打印功率为305W，其他与实施例1相同。MS1模具钢与铜基合金连接界面处微观组织，见图3。实施例4：本实施例与实施例1不同的是第一、二层粉末的打印功率为325W，其他与实施例1相同。MS1模具钢与铜基合金连接界面处微观组织，见图4。结合图1~4进行分析，可见随着第一、二层打印功率的增加，铜基合金与MS1模具钢连接界面处的缺陷先减少后增多，打印功率在305W左右时的缺陷最少，两种金属连接状况最好。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种采用3D打印方法实现铜基合金与模具钢合金连接的方法，其特征在于：所述方法步骤如下：步骤一：根据实际需要制作出铜基合金基座，保证所述基座上将要与模具钢相连接的各表面处在同一平面，采用热喷涂技术在基座将要与模具钢连接的表面上镀一层镍；步骤二：对镀镍层表面进行烧结处理；步骤三：利用3D打印技术，根据实际需要在基板上打印出不同形状要求的打印件；步骤四：对制作出来的零件进行热处理即可。

【技术特征摘要】
1.一种采用3D打印方法实现铜基合金与模具钢合金连接的方法，其特征在于：所述方法步骤如下：步骤一：根据实际需要制作出铜基合金基座，保证所述基座上将要与模具钢相连接的各表面处在同一平面，采用热喷涂技术在基座将要与模具钢连接的表面上镀一层镍；步骤二：对镀镍层表面进行烧结处理；步骤三：利用3D打印技术，根据实际需要在基板上打印出不同形状要求的打印件；步骤四：对制作出来的零件进行热处理即可。2.根据权利要求1所述的一种采用3D打印方法实现铜基合金与模具钢合金连接的方法，其特征在于：步骤一中，镀镍层厚度为20~40μm。3.根据权利要求1所述的一种采用3D打印方法实现铜基合金与模具钢合金连接的方法，其特征在于：步骤二中，所述的烧结处理具体为：利用SLM技术进行...

【专利技术属性】
技术研发人员：骆良顺，刘桐，谢春林，董定平，彭泽丛，陈大勇，秦东，
申请(专利权)人：哈特三维中山金属材料有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44