[发明专利]基于激光选区熔化制备M2高速钢的方法及其应用

说明书

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。

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：