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熱噴涂技術在模具行業中的應用

文字:[大][中][小] 手機頁面二維碼 2017/3/4     瀏覽次數:    
  隨著社會科技不斷的發展與進步,傳統模具制造方法的設計制造周期長、成本高,例如,在汽車工業中,從車型設計、模具設計到制造、模具調試、產物投產、出產的整個周期中,模具設計與制造約占2/3的時間,劇烈競爭的市場給模具的開發提出了高效、高質量和低成本的需求。力永陶瓷耐熱陶瓷涂層、熱噴涂涂層、陶瓷貼片等技術一直在進步,并一直引用和學習高科技技術,下面力永陶瓷小編就帶領大家一起來了解下熱噴涂技術在模具行業中的應用。
  快速成型(Rapid Prototyping,簡稱RP)概念于1979年提出,日本東京大學中川威雄教授發明晰疊層模型造型法。1988年,美國3DSystems公司推出快速成型設備SLA(激光立體造型,Stereo-Lithography Apparatus)。
  快速成型技術歸納地運用了計算機輔助設計和制造技術、激光技術、材料技術,在沒有傳統模具和夾具的情況下,依據快速成型制造實體模型,選用仿制方法來快速制造三維實體模型。快速成型技術給模具的設計與制造帶來了一次飛躍,它使模具的設計與制造逐漸趨向于數字化、快速化,大幅縮短了模具的制造周期,降低了生產成本。
  因此,快速成型技術現已日趨成熟。依據快速成型的熱噴涂直接金屬模具制造技術,以加工周期短、加工成本低、仿制精度高的特色,越來越受到大家的重視。
  典型的熱噴涂快速制模工藝流程包含:
  (1)依據需求,進行CAD建模;
  (2)運用RP技術,如分層實體制造、熔融堆積制造、疊層制造等工藝制造原型;
  (3)在RP原型上噴涂金屬,構成模具型面殼型;
  (4)鋪設冷卻水道;
  (5)然后在殼型上澆注收縮率低的背襯材料;
  (6)脫模,打磨模具表面,獲得具有亮光、精細表面的金屬模具。
  早期的熱噴涂快速制模技術,多選用電弧噴涂鋅基合金等低熔點金屬材料。鋅基合金材料硬度較低、耐磨性較差,使模具的應用遭到了很大的約束。近年來,國外已開始研究電弧噴涂快速制造鋼基模具,并獲得了較大進展。當前效果較好的是選用陶瓷等耐高溫固體材料對樹脂基或紙基零件模型進行仿制,仿制物經過干燥和燒結后,可在其上熱噴涂堆積鋼基涂層制造模具,因為模具選用高強鋼等高強金屬材料噴涂而成,因而能夠得到高強度和高表面耐磨性的模具型腔。英國Novac公司與牛津大學合作開發了一種電弧噴涂鋼基材料快速制造模具的工藝,該工藝突破了熱噴涂技術不易制造大尺度模具的約束,美國福特公司選用該技術已可制造近1m2的大型汽車拉延模具。
  國內,如今已有一些單位開始選用電弧噴涂低熔點鋅基合金的制模技術。在選用熱噴涂方法快速制造高熔點、高硬度模具方面,一些科研單位進行了開發研究,并獲得了一些進展。
  清華大學的等離子噴涂快速制模工藝,就是在快速原型表面上噴涂金屬、熱噴涂粉末構成金屬殼層,經過一些后處理工序能夠快速制造出模具,能夠廣泛用于注塑摸、汽車覆蓋件拉延模等模具的制造。
  當然了熱噴涂快速制造模具技術也存在一些局限性,首先,因為熱噴涂堆積的視點應大于45°,所以不適于制造有較大崎嶇或形狀很雜亂的模具;二是熱噴涂快速模具的仿制過程中,有可能發生模具的部分失真,影響最終的模具質量。
  熱作模具,不僅在較高的溫度環境下作業,并且遭受磨損、揉捏、沖擊及冷熱疲勞,因而對其表面通常有嚴格的要求,若表面硬度、紅硬性、抗氧化性、抗腐蝕性差,則在使用過程中容易損壞,縮短壽命,因而模具表面通常要進行強化處理。當模具表面劃傷后,只要損傷程度不嚴重,也可進行修復,延長模具壽命。
  熱噴涂技術在表面強化與零件修復工藝方面,具有工藝方法靈活多樣、材料挑選廣、施工便利敏捷、適應性強、修復強化效果顯著及經濟效益高等長處,適合于大型模具以及嚴重磨損條件下作業的模具。進行模具表面強化與修復,運用較多的有火焰噴涂、等離子噴涂、超音速噴涂。火焰噴涂設備簡單、操作便利、成本低,但其噴涂層強度不高,熱影響區和變形較大,因而常常用于低強度模具的表面形狀修復,修復后模具壽命較低。
  等離子噴涂,熱源能量密度較高,可用于模具表面改性處理,或用于模具表面微量磨損修復,但噴涂層與基材之間為機械結合,所以多用于非沖擊載荷條件下的模具表面改性及形狀修復,例如,在熱作模具表面等離子噴涂鈷基合金,較傳統方法可延長兩倍壽命。在工具鋼制造的高熔點金屬模上等離子噴涂0.5-1.0mm的氧化鋁涂層,可將使用溫度從1320℃提高到l650℃;噴涂氧化鋯涂層,使用溫度可達2370℃,模具的壽命可延長5-10倍。
  超音速噴涂獲得的噴涂層與基材之間的結合強度高,故可用于中等沖擊載荷下的模具表面改性及修復,且修復后模具不需或只需少量機加工就能夠重新使用,該技術已被一汽成功用于拉延模重要作業面的表面改性,模具壽命明顯提高。
  運用熱噴涂快速制造模具技術和模具表面的強化和修復技術,能夠節約很多時間和成本,滿足了現代工業對模具制造業的需求,已成為模具工業的發展方向之一。
  當前,熱噴涂快速制造模具技術已在我國得到較廣泛的運用,但依據熱噴涂的模具表面強化和修復技術在模具制造中的運用還相對較少。隨著技術的發展,熱噴涂技術在模具制造中將會得到更為廣泛的運用,推進我國模具制造業的發展。熱噴涂技術處理廠選力永陶瓷,服務熱線13905518927。
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