[實用新型]高熔點金屬模具型殼無內應力快速制造裝備

有效

• 申請號: 201120470487.1
• 申請日: 2011-11-23
• 公開（公告）號: CN202278158U
• 公開（公告）日: 2012-06-20
• 發明（設計）人: 侯亞麗;韓振魯;李長河;丁玉成
• 申請（專利權）人: 青島理工大學
• 主分類號: B22C23/02
• 分類號: B22C23/02;C23C4/12;C23C4/02;C23C4/08
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 張勇

技術領域

本實用新型涉及快速模具的制造方法與裝備，特別涉及一種高熔點金屬模具型殼無內應力快速制造裝備。

背景技術

金屬電弧噴涂快速制模技術是一種基于“復制”的制模技術，它以一個實物模型(或稱為原型)作為母模，以電弧為熱源，通過高速氣流將熔融狀態的金屬材料霧化，并使其噴射、沉積在母模表面上，形成一定厚度的致密金屬型殼，即模具型殼。模具型殼精確拷貝了原型的形狀，獲得了所需的模具型腔，在完成補強、脫模、拋光等后處理工藝后，即可完成模具的快速制造。電弧噴涂模具制造完成后一般不再需要另外的機械加工，就可以直接用于成形制造。根據實際情況與需要也可以進行少切削量的數控精加工，因此，電弧噴涂制模技術實質上是一種“近凈成形制模技術”。

金屬噴涂模具以母模為標準，模具型腔尺寸、幾何精度完全取決于母模，型腔表面及其精細花紋一次同時形成，故制模速度快，制造周期短，成本低，同時擁有較長的模具壽命，制造周期約為傳統數控加工的一半，制造費用可以節省至少25％以上，成為新產品開發及小批量生產的重要途徑。模具表面光潔度好，工藝簡單，設備要求低，比較適合于注射成型模、壓鑄模、板料沖壓模的快速制造，在表面形狀復雜及具有精細花紋的各種聚氨酯制品的吹塑、吸塑、PVC注射、PU發泡及各類注射成型模具中，花紋復制的特征細節甚至可以達到5μm。

目前該快速模具制造技術已被廣泛地應用于飛機、汽車、家電、家具、制鞋、美術工藝品等行業。在美國及中國東南沿海，幾乎所有的聚氨酯鞋底制造商在其自動成型生產設備上都采用了電弧噴涂模具進行生產。在汽車制造中，可以用來生產駕駛盤、汽車儀表盤、坐墊、頭部靠墊、阻流板、汽車內飾頂蓬等。近年來，電弧噴涂制模技術已經開始用于制造汽車覆蓋件沖壓模具，噴涂材料不同，噴涂模具的強度、硬度、精度和壽命也不盡相同，因而應用范圍也存在差異，有的適合用于汽車樣車的試制，有的甚至可以在生產線上替代傳統的鋼模具進行生產。

在國內，噴涂制模的材料主要是中低熔點金屬，西安交通大學和煙臺機械工藝研究所為國內最早的研發單位，西安交通大學先進制造技術研究所，自90年代以來，對表面成型制模技術、低熔點合金澆鑄成型制模技術以及模具樹脂制模技術等快速制模工藝進行了長期的研究和實踐，并在金屬電弧噴涂成型快速制模技術上擁有實用新型專利(ZL200810232335.0；ZL03134500.X)。在長安汽車、洛陽一拖、上海中順、柳州微汽等企業應用。經試制檢驗，合格的快速模具的3D數據用于制造大批量生產用鋼模具，可避免在鋼模具的設計和制作上的反復，保證鋼模具一次加工成功。

因為噴涂材料是中低熔點的Zn和Al偽合金，強度和硬度相對較低，模具壽命較短，所制得的模具只能用于新產品試制和小批量生產，而且不能制造大型模具，特別是拉深系數較大的大型汽車覆蓋件模具，嚴重制約了快速制造技術在模具制造中的應用和發展。

高熔點、高硬度材料的電弧噴涂技術在金屬母模上比較容易實現，但在非金屬母模表面制造模具型殼，工藝上存在較大困難。例如，碳素鋼、合金鋼等高熔點金屬在噴涂時型殼收縮率、熱應力、孔隙率都比較大，型殼易開裂、翹曲、剝落，模具型殼制造困難，工藝參數控制難以掌握，模具型殼變形和內應力都較大，無法滿足工業生產需要。

實用新型內容

本實用新型針對中低熔點金屬電弧噴涂快速制模技術存在的不足，提供一種高熔點金屬模具型殼無內應力快速制造裝備，其制造速度快，周期短，成本低，同時擁有較長的模具壽命。

為實現上述目的，本實用新型采用如下技術方案：

一種高熔點金屬模具型殼無內應力快速制造工藝，具體制備步驟為：

步驟1，母模的毛化處理；

步驟2，母模表面合金化處理：在經過毛化處理的母模表面上噴涂2-5mm具有結合性能高的低熔點的鎳鋁合金，或鉬鋁合金，或鋅鋁合金；

步驟3，高熔點金屬電弧噴涂：將高熔點金屬噴涂材料噴涂到經過合金化處理的母模表面，噴涂時在計算機的控制之下，根據母模輪廓形狀移動噴槍，以高熔點金屬絲材作為自熔性電極氣體放電產生溫度極高的電弧為熱源，通過壓縮氣體的高速氣流將熔融狀態的高熔點金屬材料霧化，將熔融的噴涂粒子噴射、沉積在經過合金化的母模表面上，一層截面成形完成后，工作臺下降一定高度，再進行下一層的噴涂，如此循環，最終形成5-30mm厚度的致密金屬涂層，即模具型殼。