本發明的一種免熱處理預硬態塑料模具鋼及其的3D打印方法，其以合金塊作為主要材料，并加入部份母材后采用氬氣霧化的方式熔煉制備出球形金屬粉末原材料，所述合金塊包括：碳、硅、錳、磷、硫、鉻、鉬、鎳和鐵，加入的所述部份母材包括碳、硅、錳、鉻、鉬和鎳。本發明能打印出無宏觀偏析、成份均勻的預硬態塑料模具鋼模具，其打印出來的塑料模具無需進行熱處理、無需調質、無需進行正火等后序熱處理工序，硬度均勻，模具鋼的硬度波動可控制在5HB范圍內，其表面光潔度優良，易于拋光，品質優異，大大縮短了傳統塑料模具的制備加工流程和生產周期，尤其適合對復雜型腔結構的高性能塑料模具進行生產制造使用。

技術領域

本發明涉及一種免熱處理預硬態塑料模具鋼及其的3D打印方法。

背景技術

模具鋼是用來制作機械零件、塑料制品模具的鋼材。隨著工業技術的迅速發展，機械、儀器、電器、電子、輕工和國防等部門廣泛采用新的高精度、高效率的模具加工成型工藝代替傳統的切削加工工藝。目前的家用電器約80%的零部件依靠模具加工，機電工業中約70%的零部件采用模具成型，塑料制品、陶瓷制品、橡膠制品、建材產品和耐火材料制品也大部份采用模具成型。不少行業中，模具費用已占產品生產成本的15%-30%。而制作精密、長壽的模具，首先需要優質的模具鋼，模具鋼一般分為：熱作模具鋼、冷作模具鋼和塑料模具鋼三大類。

在其中一實施例中，塑料模具鋼是應用范圍最廣泛的一類模具鋼。當今，塑料已經成為一種重要的工業原料。塑料制品大部份采用模壓成型。塑料模具鋼的典型牌號為P20和718，最近幾年塑料模具鋼主要向耐蝕型、鏡面加工型、易切削型及非調質預硬型等方向發展。

3D打印技術亦被稱為“增量制造”（AdditiveManufacturing），其是在現代CAD/CAM技術、激光技術、計算機數控技術、精密伺服驅動技術以及新材料等技術的基礎上集成發展起來的一項數字化制造技術，其采用“分層制造，逐層疊加”的原理直接將設計模型轉化為三維實體，由傳統制造的“去除法”轉變為“增長法”，使產品的設計和制造的周期大大縮短，使產品的開發成本大大降低，由于其具有廣泛的應用前景而受到市場廣泛關注。

金屬零件3D打印技術作為整個3D打印體系中最為前沿和最有潛力的技術，其是先進制造技術的重要發展方向。隨著科技發展及推廣應用的需求，利用快速成型直接制造金屬功能零件成為了快速成型主要的發展方向。目前可用于直接制造金屬功能零件的快速成型方法主要有：選區激光熔化（Selective Laser Melting，SLM）、電子束選區熔化（Electron Beam Selective Melting，EBSM）、激光近凈成形（Laser Engineered NetShaping，LENS）等。

傳統的塑料模具的制造工藝流程為：鑄造-軋制-熱處理-下料-機加工-鏡面拋光，由于其在鑄造過程中不可避免地帶來成份偏析，這是后序工藝無法消除的。因而，其經過熱處理后的硬度通常存在較大的波動（以P20模具鋼為例，標準范圍是HB285-HB335，同批次模具鋼的實際硬度波動很難控制20HB以內），而硬度波動是造成模具鋼成品的品質和壽命不足的最主要原因。多年以來，傳統塑料模具的生產工藝都無法解決這一缺點。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供一種運用3D打印增材制造的理念，打印出無宏觀偏析、成份均勻的預硬態塑料模具鋼模具，其打印出來的塑料模具無需進行熱處理、無需調質、無需進行正火等后序熱處理工序，硬度均勻，模具鋼的硬度波動可控制在5HB范圍內，其表面光潔度優良，易于拋光，品質優異，大大縮短了傳統塑料模具的制備加工流程和生產周期，尤其適合對復雜型腔結構的高性能塑料模具進行生產制造使用的免熱處理預硬態塑料模具鋼。本發明是通過以下技術方案來實現的：