【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及增材制造，尤其涉及一种改善24crnimo合金钢成形性的方法。
技术介绍
1、随着高速列车的不断发展，制动盘是列车在高速的运行状态下的制动的关键部件，具有的作用至关重要。我国目前高速列车(＞300km/h)的制动盘所采用的制造方式为锻造和铸造。但由于铸造成形成品良率较低且存在铸造缺陷，锻造方式结构形状受到限制等问题，使得目前大多数制动盘主要依靠进口方式。
2、增材制造技术是一种快速成形技术，采用材料逐层累积成形的方法制造实体零件。基于其快速成形、成型零件结构不受限制、成形组织均匀等特点已在航天航空、新能源材料、船舶机械等领域有着广泛的应用前景。电子束选区熔化技术是以电子束作为热源的一种增材制造技术，在电子束扫描下金属粉末发生溶解凝固，逐层沉积来制造三维金属零件。制造过程中所特有的基板预热这一步骤能够有效的减小成形零件的残余应力，降低温度梯度，细化晶粒用来防止零件开裂等现象。能量密度过小时，会造成粉末未熔化缺陷、能量密度过大则会因马兰戈尼效应出现气孔的缺陷，合适的能量密度能够减小缺陷，试样致密度高。
技术实现思路
1、为了克服上述现有技术成形质量差、缺陷多的缺点，本专利技术的主要目的在于提供一种改善24crnimo合金钢成形性的方法。
2、为达到上述目的，本专利技术采用以下技术方案，一种改善24crnimo合金钢成形性的方法，具体步骤如下：
3、构建关于合金钢粉末所制备加工零件的模型，对所述模型进行切片处理，分别保存为若干个三角网格格
4、根据若干个三角网格格式，所述电子束选区融化设备在不同预热温度与工艺参数下打印加工零件模型，所述工艺参数影响因素包括电流流束、扫描速度和粉床预热烧结时间，所述电流流束：11.2～12.4ma、12.8～13.5ma、13～19ma；所述扫描速度：5.2～6.4m/s、6.2～6.6m/s、5～6m/s；所述最小的粉床预热烧结时间为20～28s、最大所述粉床预热烧结时间为25～35s，所述预热温度的范围为820～920℃。
5、所述电子束选区融化设备包括粉仓和成形仓，所述粉仓和成形仓分别填充和基板调平、抽真空处理、保护气充入、高压开启及电子束对中、基板预热、设置工艺参数；其中，所述基板达到预热温度后开始打印构建好的模型。
6、还包括：制备电子束选区熔化所需的24crnimo合金钢粉末；其中，所述24crnimo合金钢粉末的制备通过气雾化制备，并且所述24crnimo合金钢的粉末粒径范围为50～120μm，所述制备的24crnimo合金粉末的原料质量百分比为：c：0.2～0.25％、cr：0.9～1.25％、ni：0.9～1.3％、si：0.25～0.4％、mo：0.35～0.8％、mn：0.65～1.25％、余量为fe元素。
7、所选的预热温度为820～920℃、工艺参数的影响因素有电流流束、扫描速度和粉床预热烧结时间。对粉仓和成形仓分别填充和基板调平、抽真空处理、保护气充入、高压开启及电子束对中、基板预热、设置工艺参数。待基板达到预热温度后开始打印24crnimo合金钢。
8、优选地，步骤s1所采用气雾化制备24crnimo合金钢的粉末粒径在50～120μm之间。
9、优选地，步骤s2中所构建的三维零件的软件为materialise magic，尺寸分别为10×10×5mm、12×12×8mm、40×12×8mm，切片软件为sl-ebm buildprepare，所选取的切片厚度为50μm。
10、优选地，步骤s3中所选取的基板预热温度为820～920℃、电子束选区熔化在打印过程中选择的熔化参数为流流束：11.2～12.4ma、12.8～13.5ma、13～19ma；扫描速度：5.2～6.4m/s、6.2～6.6m/s、5～6m/s。打印过程中粉床预热烧结采用的最小粉床预热烧结时间为20～28s、最大粉床预热烧结时间为25～35s。粉床预热的目的是为了更好的固结住粉床表面的24crnimo合金钢，使得成形质量更好，防止打印过程中出现吹粉起皮现象。
11、优选地，步骤s3中基板预热过程中的主要操作为，第一阶段：以5ma电流预热至基板为200℃左右并保温3～5min；第二阶段：调整电流至10ma预热基板至500℃左右并保温5～8min；第三阶段：电流升至15ma使基板预热至700℃左右保温10min；第四阶段：调整电流至20～25ma预热基板到820～920℃并保温10～15min。
12、优选地，本专利技术主要采用调整预热温度，不同预热温度下所打印出来的24crnimo合金钢的表面质量不一。增材制造中基板预热是降低热应力和裂纹形成驱动力的有效手段，随着预热温度的提高、温度梯度和热应力降低，有利于抑制热裂纹。
13、优选地，步骤s3中基板选择的材料为316l不锈钢，电子束成形腔室的真空度须达到7.5×10-1以上，保护气充入选择氦气充入2～3min，高压电压达到60kv。刮刀每次取粉量在0.09～0.10mm，电子束束斑直径0.10mm，束斑离焦量为：-0.500v。
14、优选地，本专利技术在控制工艺参数是通过改变电流流束和扫描速度来达到改变电子束选区熔化的体能量密度。增大功率，能够减小熔池的温度梯度、降低冷却速度、增加冷却时间、减小收缩带来的应力，增强熔池的回填作用来抑制裂纹的产生。打印样品达到致密度高、缺陷少、表面质量良好的特点。通过增大电流流束(i)和减小扫描速度(v)都能使能量密度发生变化。能量密度的计算公式为：
15、
16、其中u:电压60kv、i:电流流束、v：扫描速度、d：扫描间距80mm、h：打印层厚50μm。能量密度过下，会造成粉末未熔化缺陷、能量密度过大则会因马兰戈尼效应出现气孔缺陷，合适的能量密度能够减小缺陷，试样致密度高
17、与现有技术相比较，本专利技术的有益效果为：
18、1.本专利技术采用的主体方式是以电子束为热源的电子束选区熔化增材制造技术，该方法能够提供大功率，并且在在真空环境下成形，避免出现由于温度过高而出现氧化的现象。在合适的工艺下成形质量高、致密度高，晶粒细小，组织均匀。
19、2.由于电子束选区熔化在试样成形过程中成形质量、致密度、缺陷裂纹等受到基板预热温度和工艺参数的影响。为了解决电子束选区熔化成形24crnimo合金钢出现未熔合、气孔、裂纹等缺陷。采取提高基板预热温度、调整工艺参数来提高能量密度及控制粉床烧结时间来达到调控成形件的质量，来达到试样件表面质量光滑平整、致密度高、晶粒细小，使得其综合性能得到提升。
20、3.本专利技术通过电子束选区熔化制造24crnimo合金钢，通过调整预热温度与工艺参数，与传统方法比较，能够有效的克服铸造过程中形成的缺陷、成品率低，及锻造过程中成型件结构复杂所带来的限制问题。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种改善24CrNiMo合金钢成形性的方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述一种改善24CrNiMo合金钢成形性的方法，其特征在于，所述电子束选区融化设备包括粉仓和成形仓，所述粉仓和成形仓分别填充和基板调平、抽真空处理、保护气充入、高压开启及电子束对中、基板预热、设置工艺参数；其中，所述基板达到预热温度后开始打印构建好的模型。
3.根据权利要求1所述一种改善24CrNiMo合金钢成形性的方法，其特征在于，还包括：制备电子束选区熔化所需的24CrNiMo合金钢粉末；其中所述制备的24CrNiMo合金粉末的原料质量百分比为：C：0.2～0.25％、Cr：0.9～1.25％、Ni：0.9～1.3％、Si：0.25～0.4％、Mo：0.35～0.8％、Mn：0.65～1.25％、余量为Fe元素。
4.根据权利要求1所述一种改善24CrNiMo合金钢成形性的方法，其特征在于，所述24CrNiMo合金钢粉末的制备通过气雾化制备，并且所述24CrNiMo合金钢的粉末粒径范围为50～120μm。
5.根据权利要求1所述一种改善
6.根据权利要求1所述一种改善24CrNiMo合金钢成形性的方法，其特征在于，所述电子束选区熔化设备中电子束成形腔室的真空度达到7.5×10-1以上，保护气充入选择氦气，且充气时长范围为2～3min；刮刀每次取粉量在0.09～0.10mm，电子束束斑直径0.10mm，束斑离焦量为：-0.500V。
7.根据权利要求1所述一种改善24CrNiMo合金钢成形性的方法，其特征在于，所述电子束选区熔化设备中电子束选区熔化的体能量密度的改进通过改变电流流束和扫描速度来实现；所述能量密度过小，会造成粉末未熔化缺陷、能量密度过大则会因马兰戈尼效应出现气孔缺陷，合适的能量密度能够减小缺陷，试样致密度高，所述能量密度的改变通过增大电流流束(I)和减小扫描速度(v)，所述能量密度的计算公式如下：
...【技术特征摘要】
1.一种改善24crnimo合金钢成形性的方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述一种改善24crnimo合金钢成形性的方法，其特征在于，所述电子束选区融化设备包括粉仓和成形仓，所述粉仓和成形仓分别填充和基板调平、抽真空处理、保护气充入、高压开启及电子束对中、基板预热、设置工艺参数；其中，所述基板达到预热温度后开始打印构建好的模型。
3.根据权利要求1所述一种改善24crnimo合金钢成形性的方法，其特征在于，还包括：制备电子束选区熔化所需的24crnimo合金钢粉末；其中所述制备的24crnimo合金粉末的原料质量百分比为：c：0.2～0.25％、cr：0.9～1.25％、ni：0.9～1.3％、si：0.25～0.4％、mo：0.35～0.8％、mn：0.65～1.25％、余量为fe元素。
4.根据权利要求1所述一种改善24crnimo合金钢成形性的方法，其特征在于，所述24crnimo合金钢粉末的制备通过气雾化制备，并且...
【专利技术属性】
技术研发人员：王岩，郑浩，刘世锋，魏瑛康，王建勇，张亮亮，贾文鹏，
申请(专利权)人：西安建筑科技大学，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。