[實用新型]高熔點金屬電弧噴涂陶瓷型母模快速制造裝備

有效

• 申請號: 201120492854.8
• 申請日: 2011-12-01
• 公開（公告）號: CN202412409U
• 公開（公告）日: 2012-09-05
• 發明（設計）人: 韓振魯;李長河;亓靈云;魏玉平
• 申請（專利權）人: 青島理工大學
• 主分類號: B28B1/14
• 分類號: B28B1/14;B28B7/00;B22C9/00;B22F3/115;B23P15/24
• 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裝備，特別涉及一種高熔點金屬電弧噴涂陶瓷型母模快速制造裝備。

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；ZL200810232334.6)。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。實用新型專利“一種高熔點金屬電弧噴涂快速制模方法(專利號為：ZL200810232335.0)”只是介紹了根據產品的形狀和尺寸確定母模基體的形狀和尺寸，以耐高溫陶瓷原料制作無焙燒陶瓷母模基體，至于耐高溫陶瓷原料的配方、陶瓷型母模制作的工藝未作詳細的介紹和說明；實用新型專利“一種由于電弧噴涂母模具體的快速制備方法(專利號為：ZL200810232334.6)”公開了一種用于電弧噴涂母模基體的快速制備方法。該母模基體屬于一種菱鎂復合材料，含有輕燒氧化鎂41.2～57.7％，工業氯化鎂15.9～36.1％，短切碳纖維≤2.0％，其余為水。這個噴涂母模基體材料配方制作的母模滿足不了高熔點金屬電弧噴涂的高溫耐熱性能和機械性能的需要。

對于鋅、鋅鋁合金等中低熔點金屬噴涂制模而言，目前主要采用半水石膏材料制作毛坯，干燥后經數控加工得到噴涂用母模。石膏成本低，易切削，但純石膏材料制作的母模表面噴涂工藝性差，在未經改性的石膏表面噴涂，容易出現涂層沉積困難，涂層剝落等現象。此外，半水石膏水化反應的理論需水量僅為其重量的18.6％，在使用中為了使漿體具有足夠的流動性，通常的加水量遠大于理論需水量，β型石膏水固比達60％～80％，α型石膏水固比為35％～45％，對于大型汽車覆蓋件模具而言，石膏毛坯濕重達數噸，含水量達數百公斤，其干燥速度和成本將直接影響噴涂模具的制作周期和成本。

利用中低熔點合金噴涂制模，金屬熔點相對較低，例如，Zn熔點為419℃，而Al為658℃，對母模基體的熱輸入小，母模表面溫升小、變形小，如有些材料所導致的母模表面溫升小于70℃。因此，母模材料可以有多種選擇，木材、樹脂、石膏甚至紙都可以用來制作母模。這種制模方法的主要缺點就是模具表面硬度較低(HV46～67)，因而模具壽命較短。