[發明專利]一種模具等離子3D快速成型再制造設備及方法

在審

• 申請號: 201610121809.9
• 申請日: 2016-03-03
• 公開（公告）號: CN105689715A
• 公開（公告）日: 2016-06-22
• 發明（設計）人: 華云峰;程國君;郝勇;魏志宇
• 申請（專利權）人: 中研智能裝備有限公司
• 主分類號: B22F3/105
• 分類號: B22F3/105;B33Y30/00;B33Y10/00;B22F5/00
• 代理公司: 西安創知專利事務所 61213
• 代理人: 景麗娜

技術領域

本發明屬于快速成型技術領域，尤其是涉及一種模具等離子3D快速成型再制造設 備及方法。

背景技術

模具是指工業生產上用以注塑、吹塑、擠出、壓鑄或鍛壓成型、冶煉、沖壓等方法得 到所需產品的各種模子和工具。簡而言之，模具是用來成型產品的工具。模具的成型面是指 用以成型制品(也稱產品)的表面，成型面為直接與所成型制品接觸的表面。其中，型腔的成 型面是指用以成型制品的外表面，而型芯的成型面則是用以成型制品的內表面。模具成型 面的加工質量、加工精度及使用性能均要求較高，直接決定所成型制品的加工質量和加工 精度，在機械加工中，模具成型面需經機加工、清洗、打磨等多個工序才能加工完成。模具使 用過程中，需對成型面進行有效保護，一旦成型面出現破損、開裂、磨損等缺陷，則直接影響 模具的成型效果，甚至導致模具報廢。

由于模具是產品成型加工中的重要工具，費用占產品成本的10％～30％。模具的 失效形式有表面磨損、表面剝落、崩角、表面裂紋等，模具失效導致產品不合格與模具報廢。 產品不合格使直接生產成本提高；制造新模代替失效模具的費用巨大、生產周期長，模具失 效部分僅占模具的很少一部分，模具報廢導致巨大的資源浪費。為了降低產品成本，節約資 源，對模具失效部位進行再制造是模具使用單位的常用方法。

目前，對模具進行再制造時，主要采用的是激光熔覆方法。如2007年10月11日公開 的公開號為CN101054667A的中國發明專利“激光修復高硬度發動機制件報廢模具的材料和 制法及應用”中，公開了一種采用激光熔覆再制造的方法修復高硬度發動機制件報廢模具。 2011年5月4日公開的公開號為CN102041502A的中國發明專利“表面熔覆技術在模具修復中 的應用”中，公開了一種采用激光熔覆再制造修復模具的方法。2011年9月14日公開的公開 號為CN102248164A的中國發明專利“一種激光微區再制造梯度功能模具的方法”中，公開了 一種采用同軸送粉激光熔覆再制造合成梯度功能層修復模具的方法。2012年1月25日公開 的公開號為CN102330084A的中國發明專利申請文件中公開了一種采用激光熔覆修復模具 的方法。2012年3月14日公開的公開號為CN102373468A的中國發明專利申請文件中，公開了 一種采用寬帶激光熔覆修復或進行表面強化模具的方法。2012年10月17日公開的公開號為 CN102732831A的中國發明專利申請文件中公開了一種激光修復汽車模具的工藝，先對模具 進行低溫預熱，然后對磨損部位型腔進行編程再制定工藝進行修復，同時也公開了一種修 復用的Fe基合金粉末。2013年3月27日公開的公開號為CN102995001A的中國分明專利申請 文件中公開了一種采用激光熔覆修復模具疲勞裂紋的方法，對小于0.5mm和大于等于0.5mm 的裂紋采用不同的裂紋加工處理工藝和激光熔覆工藝。2013年12月25日公開的公開號為 CN103469198A的中國發明專利申請文件中公開一種汽車變速箱齒輪熱鍛模具激光再制造 修復工藝，采用合金粉末，對模具熔覆后進行探傷檢驗。2014年1月22日公開的公開號為 CN103521923A的中國發明專利申請文件中公開了一種激光熔絲修復模具的方法，需要對模 具進行預熱。2014年12月24日公開的公開號為CN104233289A的中國發明專利申請文件中公 開了一種采用高耐磨性激光熔覆材料修復模具的方法，需要對模具進行預熱，熔覆后采用 連續波CO₂激光加工機進行激光輻照處理，在激光熔覆過程中對模具進行震動失效處理。

但目前，所采用的激光熔覆再制造模具的方法，主要存在以下三方面問題：

第一、激光熔覆設備價格昂貴，同時，由于設備核心器件激光器系統的壽命短、價 格高，更換、維護成本高，使得采用激光熔覆再制造模具的成本非常高；

第二、模具的力學性能要求很高，激光熔覆后為了達到良好的性能，要求金屬粉末 具有良好的流動性，一般應采用球形金屬粉末，導致激光熔覆再制造模具的材料成本高；

第三、激光熔覆再制造模具過程中，需要對熔池進行惰性氣氛保護或全部過程在 保護氣氛中進行。如果對熔池進行惰性氣氛保護，熔池降溫過快，使熔覆層應力較高，同時， 也容易導致粉末材料飛散，使熔化不充分，導致再制造的模具性能差，甚至開裂報廢，并且 效率低。