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1、第五章金屬電弧噴涂快速制模技術(shù)5.1.1電弧噴涂技術(shù)的原理金屬電弧噴涂的原理如圖5-1所示，噴涂機(jī)由噴槍、金屬絲、送絲機(jī)構(gòu)和電源等構(gòu)成。其中，左、右兩股金屬絲在送絲機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)下，不斷經(jīng)噴槍的內(nèi)腔到達(dá)前端出口處，在此處，由于通過(guò)金屬絲的大電流的作用，兩股金屬絲如同兩個(gè)電極，在它們的尖端之間發(fā)生電弧放電，導(dǎo)致金屬絲熔化。與此同時(shí)，壓縮空氣通過(guò)噴槍的內(nèi)腔吹向出口處已熔化的金屬，使它變成霧狀，并噴射在快速成形工件(基底)的表面上迅速凝固，形成一層金屬薄殼(厚度一般約為2mm)5.1電弧噴涂技術(shù)的原理和特點(diǎn)5.2
2、電弧噴涂快速制模工藝電弧噴涂制模工藝流程電弧噴涂制模工序1、模型準(zhǔn)備2、在模型上噴涂金屬3、制作模具框架4、澆注模具的填充材料5、脫模、后序加工處理電弧噴涂制模工藝流程圖電弧噴涂模具的材料一般應(yīng)選用Zn、A1等低熔點(diǎn)金屬，因?yàn)榈腿埸c(diǎn)合金的力學(xué)性能一般不高。金屬噴涂模具主要應(yīng)用于新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)及小批量生產(chǎn)。金屬電弧噴涂快速制模材料電弧噴涂模具基本結(jié)構(gòu)電弧噴涂模具的基本結(jié)構(gòu)可分為三部分：金屬噴涂層、背襯層和鋼結(jié)構(gòu)部分。如圖所示：5.3電弧噴涂制模關(guān)鍵工序噴涂樣件脫模劑澆注背襯材料鑲嵌金屬件噴涂樣件電弧噴涂模具的
3、特點(diǎn)就是以樣件為基準(zhǔn)，模具型腔尺寸、幾何精度完全取決于樣件，除了原型零件之外，制造樣件的材質(zhì)有很多，如石膏、石墨、樹(shù)脂、陶瓷、木材、金屬等均可，也可直接采用產(chǎn)品實(shí)物做樣件使用。在電弧噴涂前，需要對(duì)樣件表面的尖角、大平面等進(jìn)行預(yù)處理，因?yàn)楦鶕?jù)經(jīng)驗(yàn)，模型尖角(圖5-9)處，在噴涂時(shí)，涂層易開(kāi)裂，所以樣件應(yīng)避免尖角。脫模劑(1)脫模劑在電弧噴涂制模技術(shù)中的作用首先，涂到原型零件上的脫模劑能夠?yàn)閲娡拷饘偃鄣闻c原型零件表面提供可靠的結(jié)合表面；其次，脫模劑能使噴涂層順利地與原型零件基體脫開(kāi)；此外，脫模劑還有隔熱作用
4、，避免原型零件過(guò)熱。(2)脫模劑的作用原理與選擇原則原型零件加工用脫模劑的作用原理如圖5-11所示。A面是原型零件制品，B層是脫模劑，C面為模具的內(nèi)表面，一般噴涂到模具內(nèi)表面上的脫模劑是取向排列，極性基團(tuán)向著模具表面，通過(guò)物理吸附或化學(xué)鍵合形成一個(gè)脫模劑層，可用來(lái)降低原型零件與模具表面的附著力。電弧噴涂制模中，脫模劑的選擇原則為：具有良好的脫模性能；具有一定的耐熱性能，受熱不發(fā)生碳化分解；不腐蝕噴涂材料；表面張力在l7~23N/m之間，有良好的成膜性能。澆注背襯材料電弧噴涂層在滿足厚度要求的基礎(chǔ)上，在金
5、屬涂層與金屬框之間澆注背襯材料，利用背襯材料填充加實(shí)，對(duì)殼體進(jìn)行支撐和加固。大型模具的背襯材料可以部分采用樹(shù)脂十金屬粉，其余部分采用高強(qiáng)度混凝土填充。環(huán)氧樹(shù)脂混合材料由環(huán)氧樹(shù)脂、團(tuán)化劑和填料組成?；旌象w中填料的作用是調(diào)節(jié)環(huán)氧樹(shù)脂固化過(guò)程，改善固化體的力學(xué)性能和物理性能。鑲嵌金屬件有些模具的某些部位有一些特殊要求，難以進(jìn)行噴涂，則要采用金屬鑲嵌件。經(jīng)噴涂的金屬鑲嵌件，在樣件取出后就直接成為模具型腔的一部分。這些特殊的部位一般是指模具上有較深的凹陷、凸起或筋條等結(jié)構(gòu)，并且凸起或凹陷的高度大于其寬度，這些部位
6、均應(yīng)安放鑲嵌件。對(duì)于一些受力較大，磨損較重的模具部分，也應(yīng)采用金屬鑲嵌的辦法，以提高模具壽命，鑲嵌件的安裝如圖5-12所示。5.4電弧噴涂制模特點(diǎn)分析1.電弧噴涂制作模具工藝簡(jiǎn)單它以樣件為基準(zhǔn)，利用電弧熔化金屬，壓縮空氣使金屬霧化并噴射到樣件表面，形成模具型腔。這種方法比機(jī)械加工或電加工成形都簡(jiǎn)單，尤其是對(duì)于形狀復(fù)雜、機(jī)械加工難以實(shí)現(xiàn)的模具型腔，其效果更為明顯。2.制模周期短常規(guī)的模具加工從鑄(或鍛)件、粗加工、精加工、仿型加工、鉗工研配到模具成品，需要一個(gè)很長(zhǎng)的加工周期，某些形狀復(fù)雜的型腔模具，直接加
7、工成形較困難，不得不采用拼接鑲嵌的結(jié)構(gòu)式，從而使模具的設(shè)計(jì)和制造周期相應(yīng)加長(zhǎng)。采用電弧噴涂制作模具，只要有了樣件，可在很短的時(shí)間內(nèi)制作出符合要求的模具。3.模具綜合性能好與非金屬材料模具(如金屬粉樹(shù)脂模)相比，表面硬度、耐磨性、粗糙度等性能大幅度提高。4.電弧噴涂制模成本低5、缺點(diǎn)形成金屬薄殼時(shí)會(huì)在薄殼內(nèi)產(chǎn)生很高的張應(yīng)力。為此，可在噴涂的同時(shí)進(jìn)行噴丸處理。Fh于鋼丸撞擊金屬薄殼，誘發(fā)壓應(yīng)力，從而抵消薄殼內(nèi)的張應(yīng)力。難以噴涂窄槽和小孔的內(nèi)表面。為此，可先用鋁、黃銅制作窄槽或小孔狀的嵌塊，并將其固定在基底相
8、應(yīng)的位置上，然后圍繞這些嵌塊進(jìn)行噴涂。在后續(xù)工序中，即使移去基底，嵌塊也能良好地固定在金屬薄殼上，并且其強(qiáng)度比薄殼好。噴涂層的金屬組織結(jié)構(gòu)不夠致密，有疏松小孔，影響強(qiáng)度和密封性。思考題1.電弧噴涂快速制模的原理、特點(diǎn)及其所用的材料.2.電弧噴涂工藝參數(shù)對(duì)涂層結(jié)合強(qiáng)度有何影響？3.電弧噴涂快速模具制造的工藝流程。第六章金屬樹(shù)脂快速制模技術(shù)概述金屬樹(shù)脂模具就是以環(huán)氧樹(shù)脂與金屬粉填料(如鉛粉、鐵粉、鋼粉)為基體材料，以樣件為基準(zhǔn)澆鑄而成的模具。以
