成果名称: 合金钢选区激光熔化材料与工艺研发及其模具应用
完成单位: 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,广东美的制冷设备有限公司
主要人员: 佟鑫,王小健,李卫,梁书锦,黄玉山,曾旭钊,闫锋,黄维邦,张律,胡正正,黄志垣,汪学阳,雷超,张雅娇,王浩,林剑彬,唐洪奎
介绍:

    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%。

    3.技术创造性与先进性: 创新增材制造用合金钢粉末材料制备技术,研究开发出合金钢粉末超高速PREP制备技术;创新模具专用增材制造装备技术,设计研制出适用于高品质模具增材制造的专用装备;创新增材制造集成工艺技术,研发出增材制造高性能合金钢集成工艺技术;创新模具增材制造技术与应用,开拓了难加工、复杂结构模具增材制造创新应用。技术创新程度高。

    4.技术成熟度: 已建立多条生产线,制造出45万余件模具,用户使用效果好。该技术成果重现性和成熟度高。

    5.应用情况及存在问题: 2018年以来已实现新增销售总额99085.99万元,实现利润12272.65万元,节省资金6802万元。经济和社会效益显著。该成果提升了模具制造业的技术水平,推动了模具行业的科技进步,增强了相关产品的国际竞争力。

     6.历年获奖情况: 无。

批准登记号:
登记日期: 2020-07-07
研究起止时间: 2016-01-01至2019-12-31
所属行业: 制造业
所属高新技术类别: 新材料
评价单位名称: 中国有色金属工业技术开发交流中心
评价日期: 2020-06-29