專利名稱：一種高熔點(diǎn)金屬電弧噴涂快速制模方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于制造業(yè)的先進(jìn)制造技術(shù)領(lǐng)域，涉及快速模具制造方 法，特別涉及一種高熔點(diǎn)金屬電弧噴涂快速制模方法。
背景技術(shù)：
金屬電弧噴涂快速制模技術(shù)是一種基于"復(fù)制"的制模技術(shù)，它 以一個(gè)實(shí)物模型(或稱為原型)作為母模，以電弧為熱源，通過(guò)高速 氣流將熔融狀態(tài)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涂層，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，在完成背襯材料澆注、脫模、拋 光等后處理工藝后，即可完成模具的快速制造。金屬電弧噴涂制模工 藝流程主要包括母模的制備與處理；金屬電弧噴涂；填充背襯材料; 脫模及后處理等。根據(jù)實(shí)際情況與需要也可以進(jìn)行表面拋光或者進(jìn)行 少切削量的數(shù)控精加工，以獲得更高的形狀精度、尺寸精度和表面質(zhì)
對(duì)于金屬板料拉延成型模具，金屬電弧噴涂快速制模的金屬材 料一般是鋅、鋅鋁合金等中低熔點(diǎn)金屬，金屬噴涂模具的硬度、強(qiáng) 度及使用壽命完全取決于噴涂材料，而中低熔點(diǎn)金屬硬度低、強(qiáng)度 低，模具使用壽命低，不可能達(dá)到大批量生產(chǎn)，應(yīng)用范圍受到限制。
因此，高熔點(diǎn)金屬電弧噴涂制造模具，可顯著提高金屬型殼的 硬度，提高模具的使用壽命，擴(kuò)大模具的應(yīng)用范圍。中國(guó)專利"電弧噴涂汽車覆蓋件沖壓模具快速制造方法"(公開(kāi)
號(hào)CN1488455)，內(nèi)容為一種金屬電弧噴涂汽車覆蓋件沖壓模具快速 制造方法。該方法以金屬電弧噴涂技術(shù)為主，結(jié)合玻璃鋼成型、環(huán)氧 樹(shù)脂成型、電刷鍍等技術(shù)實(shí)現(xiàn)了汽車覆蓋件模具的快速制造，為新車 型開(kāi)發(fā)中的樣車試制、覆蓋件模具試制提供了快速、經(jīng)濟(jì)的服務(wù)手段。 該方法包括，噴涂母模準(zhǔn)備、基體處理、金屬電弧噴涂、背襯材料填 充等工藝步驟，最終形成的模具在橫斷面上呈現(xiàn)梯度層狀結(jié)構(gòu)，各結(jié) 構(gòu)層具有不同的機(jī)械性能，有利于發(fā)揮材料特性，既保證了模具整體 性能要求，又簡(jiǎn)化了工藝、降低了成本。該方法未涉及對(duì)高熔點(diǎn)金屬 材料的制模方法以及對(duì)母模的加熱。
芬蘭技術(shù)研究中心申請(qǐng)的中國(guó)專利"工具鋼及通過(guò)噴霧成形快 速加工的方法"(公開(kāi)號(hào)CN1705535)。該專利涉及一種熱噴涂模具鋼 材料制備模具方法，模具鋼材料化學(xué)元素成分包括鐵、碳、硅、錳、 鉻、鉬、釩，其中釩成分超過(guò)1.4 -%。將模具鋼材料霧化，然后噴 涂在陶瓷母模上，母模不停的擺動(dòng)角度，軸線跟噴嘴保持一定的沉積 角度，使熔滴沉積在母模表面，最終形成快速模具。該方法未涉及電 弧噴涂制造模具技術(shù)，該方法也未涉及對(duì)母模內(nèi)表面的預(yù)處理和母模 基體的加熱。
美國(guó)Ford Global Technologies, Inc.,專禾!j， Method of making a spray formed rapid tool,專利號(hào)US6513567。該專利是先制造一陶瓷 母模，對(duì)陶奪母模進(jìn)行加熱，在母模上噴涂熔融狀態(tài)的金屬顆粒，從 而得到快速制造的模具，該發(fā)明未涉及高熔點(diǎn)金屬材料制模方法。
目前國(guó)內(nèi)外所采用的熱噴涂快速制造模具材料多是中低熔點(diǎn)金
屬材料，以鋅、鋅鋁合金等為代表的中低熔點(diǎn)金屬電弧噴涂快速制模技術(shù)已經(jīng)在汽車大型覆蓋件模具開(kāi)發(fā)和樣車制造中得到應(yīng)用，以其快 速和低成本特點(diǎn)體現(xiàn)出巨大的技術(shù)價(jià)值并取得良好的經(jīng)濟(jì)效益。但由 于鋅、鋅鋁合金的硬度相對(duì)較低，模具的使用壽命和應(yīng)用范圍受到一 定限制。
高熔點(diǎn)、高硬度材料的電弧噴涂技術(shù)在金屬基體上比較容易實(shí) 現(xiàn)，但是在非金屬母模表面制造模具型殼，工藝上卻存在較大困難。 碳素鋼、合金鋼等高熔點(diǎn)金屬在噴涂時(shí)涂層收縮率、熱應(yīng)力、孔隙率 都比較大，涂層易開(kāi)裂、翹曲、剝落，模具型殼制造困難，工藝參數(shù) 控制難以掌握，
電弧噴涂過(guò)程中碳和合金元素易燒損，易造成涂層多孔和氧化物 夾渣，使涂層性能下降。噴涂絲材成分直接決定著模具型殼的涂層組 織及機(jī)械性能。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)中低熔點(diǎn)金屬電弧噴涂快速制模技術(shù)存在的不足，本發(fā)明提 供一種高熔點(diǎn)金屬電弧噴涂制造模具的方法。 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下的技術(shù)方案
一種高熔點(diǎn)金屬電弧噴涂快速制模方法，其特征在于，具體步驟
為
(1)母模的制備-
1) 根據(jù)產(chǎn)品的形狀和尺寸確定母?；w的形狀和尺寸，以耐高 溫陶瓷原料制作無(wú)焙燒陶瓷母?；w，進(jìn)行烘干
2) 烘干后的母?；w，根據(jù)零件的3D數(shù)模制造的與其形狀相 吻合的母?；w的3D數(shù)模，在數(shù)控設(shè)備上母?；w進(jìn)行機(jī)械加工3)得到尺寸與精度均符合產(chǎn)品設(shè)計(jì)要求的母模。
(2)母模的預(yù)處處理
1)打磨母模內(nèi)表面，或者使用重量百分比的濃度為20-60%的 鹽酸涂刷母模表面；提高母模的表面粗糙度，清除母模表面的粉塵和 顆粒；
(3) 對(duì)母模加熱用可控溫加熱裝置加熱母模，保證母?；?體溫度均勻，控制母模的溫度在25(TC-30(TC;
(4) 金屬電弧噴涂
1) 為了使噴槍能夠沿母?；w輪廓形狀運(yùn)動(dòng)并且噴涂作業(yè)，需 要對(duì)預(yù)先設(shè)計(jì)好的零件的3D數(shù)字模型進(jìn)行修正，進(jìn)行分層處理；
2) 通過(guò)電弧噴涂高熔點(diǎn)金屬熔滴3Crl3馬氏體不銹鋼到母模表 面，按照設(shè)計(jì)參數(shù)，使噴槍能沿母?；w輪廓形狀運(yùn)動(dòng)并且噴涂作業(yè)， 從母模的一端噴涂到另一端，重復(fù)這樣的過(guò)程，直到噴涂涂層厚度達(dá) 到10 20mm，得到母模的金屬型殼；
噴涂電壓為28 35V，噴涂電流為160A 240A，壓縮空氣壓力 為0.50 0. 60MPa,送絲電壓為10 12V，噴涂距離為200 280mm。 3Crl3涂層由馬氏體基體、鉻鐵氧化物、氣孔等組成，涂層呈灰黑
色。顯微硬度測(cè)定為馬氏體基體HV550 650、鉻鐵氧化物HV650 700，
涂層的宏觀硬度為HRC40 45， 3Crl3涂層均勻致密、氧化物少，孔隙率
低，與基體結(jié)合面形貌凹凸不平，均無(wú)大的孔隙和氧化物，結(jié)合良好。
(5)背襯的制作
在經(jīng)過(guò)電弧噴涂的金屬型殼背面上添加模框，所述膜框是由鋼 板制成，其形狀與母模的金屬型殼的輪廓外緣相一致，在?？騼?nèi)填充 樹(shù)脂和高強(qiáng)度水泥作為背襯；(6)后處理 脫模并將多余的邊切除； (7)對(duì)模具金屬型殼內(nèi)表面修整拋光，得到最終的可以使用的模具。 本發(fā)明的主要優(yōu)點(diǎn)
1、 無(wú)焙燒陶瓷母模具有成本低、制作周期短，無(wú)需高溫焙燒， 特別適合于高熔點(diǎn)金屬電弧噴涂快速制模技術(shù)。與傳統(tǒng)的石膏型母模 相比，具有強(qiáng)度高、耐高溫和電弧噴涂工藝性能好等特點(diǎn)。
2、 在噴涂過(guò)程中對(duì)母模進(jìn)行加熱，控制母模的溫度有利于減少
甚至消除涂層缺陷的發(fā)生，涂層厚度得到顯著增加。
3、 電弧噴涂的高熔點(diǎn)金屬熔滴為3Crl3馬氏體不銹鋼，3Crl3 涂層由馬氏體基體、絡(luò)鐵氧化物、氣孔等組成，涂層呈灰黑色涂層均 勻致密、氧化物少，孔隙率低，與基體結(jié)合面形貌凹凸不平，均無(wú)大 的孔隙和氧化物，結(jié)合良好。
4、 通過(guò)電弧噴涂制模方法制造高硬度、高強(qiáng)度噴涂模具卻是最 具吸引力的，不僅因?yàn)槠洳牧蟽r(jià)格相對(duì)低廉，更因?yàn)楦哂捕?、高?qiáng)度 的模具型殼可以大幅度提高噴涂模具壽命，從而拓寬噴涂模具的應(yīng)用 范圍。
5、 碳鋼和低合金鋼是常用的電弧噴涂材料。它具有強(qiáng)度較高、 耐磨性好、價(jià)格低廉等特點(diǎn)。
具體實(shí)施方法
實(shí)施例一 實(shí)現(xiàn)快速制模的步驟如下 (1)母模的制備
1)根據(jù)產(chǎn)品的形狀和尺寸確定母?；w的形狀和尺寸，以耐高 溫陶瓷原料制作無(wú)焙燒陶瓷母模基體，進(jìn)行烘干2) 烘干后的母?；w，根據(jù)零件的3D數(shù)模制造的與其形狀相 吻合的母模基體的3D數(shù)模，在數(shù)控設(shè)備上母?；w進(jìn)行機(jī)械加工
3) 得到尺寸與精度均符合產(chǎn)品設(shè)計(jì)要求的母模。 (2)母模的預(yù)處處理
1)打磨母模內(nèi)表面，或者使用重量百分比的濃度為20%的鹽 酸涂刷母模表面；提高母模的表面粗糙度，清除母模表面的粉塵和顆 粒；
(3) 對(duì)母模加熱用可控溫加熱裝置加熱母模，保證母模基 體溫度均勻，控制母模的溫度在300'C;
(4) 金屬電弧噴涂
1) 為了使噴槍能夠沿母模基體輪廓形狀運(yùn)動(dòng)并且噴涂作業(yè)，需
要對(duì)預(yù)先設(shè)計(jì)好的零件的3D數(shù)字模型進(jìn)行修正，進(jìn)行分層處理；
2) 通過(guò)電弧噴涂高熔點(diǎn)金屬熔滴3Crl3馬氏體不銹鋼到母模表 面，按照設(shè)計(jì)參數(shù)，使噴槍能沿母?；w輪廓形狀運(yùn)動(dòng)并且噴涂作業(yè)， 從母模的一端噴涂到另一端，重復(fù)這樣的過(guò)程，直到噴涂涂層厚度達(dá) 到10mm，得到母模的金屬型殼；
噴涂電壓為35V，噴涂電流為160A，壓縮空氣壓力為0.50MPa， 送絲電壓為12V，噴涂距離為200mm。
(5) 背襯的制作
在經(jīng)過(guò)電弧噴涂的金屬型殼背面上添加?？颍瞿た蚴怯射?板制成，其形狀與母模的金屬型殼的輪廓外緣相一致，在?？騼?nèi)填充 樹(shù)脂和高強(qiáng)度水泥作為背襯；
(6) 后處理 脫模并將多余的邊切除；
(7) 對(duì)模具金屬型殼內(nèi)表面修整拋光，得到最終的可以使用的模具。
實(shí)施例二
(1) 母模的制備
1) 根據(jù)產(chǎn)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(wú)焙燒陶瓷母模基體，進(jìn)行烘干
2) 烘干后的母?；w，根據(jù)零件的3D數(shù)模制造的與其形狀相 吻合的母?；w的3D數(shù)模，在數(shù)控設(shè)備上母模基體進(jìn)行機(jī)械加工
3) 得到尺寸與精度均符合產(chǎn)品設(shè)計(jì)要求的母模。
(2) 母模的預(yù)處處理
1)打磨母模內(nèi)表面，或者使用重量百分比的濃度為36%的鹽
酸涂刷母模表面；提高母模的表面粗糙度，清除母模表面的粉塵和顆
粒；
(3) 對(duì)母模加熱用可控溫加熱裝置加熱母模，保證母?；?br> 體溫度均勻，控制母模的溫度在25(TC;
(4) 金屬電弧噴涂
1) 為了使噴槍能夠沿母?；w輪廓形狀運(yùn)動(dòng)并且噴涂作業(yè)，需
要對(duì)預(yù)先設(shè)計(jì)好的零件的3D數(shù)字模型進(jìn)行修正，進(jìn)行分層處理；
2) 通過(guò)電弧噴涂高熔點(diǎn)金屬熔滴3Crl3馬氏體不銹鋼到母模表 面，按照設(shè)計(jì)參數(shù)，使噴槍能沿母?；w輪廓形狀運(yùn)動(dòng)并且噴涂作業(yè)， 從母模的一端噴涂到另一端，重復(fù)這樣的過(guò)程，直到噴涂涂層厚度達(dá) 到20mm，得到母模的金屬型殼；
噴涂電壓為28V，噴涂電流為240A,壓縮空氣壓力為0.60MPa， 送絲電壓為12V，噴涂距離為280mm。 (5)背襯的制作 在經(jīng)過(guò)電弧噴涂的金屬型殼背面上添加模框，所述膜框是由鋼板制成，其形狀與母模的金屬型殼的輪廓外緣相一致，在?？騼?nèi)填充樹(shù) 脂和高強(qiáng)度水泥作為背襯；
(6) 后處理
脫模并將多余的邊切除；
(7) 對(duì)模具金屬型殼內(nèi)表面修整拋光，得到最終的可以使用的模具。
實(shí)施例三 (1)母模的制備
1) 根據(jù)產(chǎn)品的形狀和尺寸確定母?；w的形狀和尺寸，以耐高 溫陶瓷原料制作無(wú)焙燒陶瓷母?；w，進(jìn)行烘干
2) 烘干后的母模基體，根據(jù)零件的3D數(shù)模制造的與其形狀相 吻合的母?；w的3D數(shù)模，在數(shù)控設(shè)備上母?；w進(jìn)行機(jī)械加工
3) 得到尺寸與精度均符合產(chǎn)品設(shè)計(jì)要求的母模。
(2) 母模的預(yù)處處理
1)打磨母模內(nèi)表面，或者使用重量百分比的濃度為28%的鹽 酸涂刷母模表面；提高母模的表面粗糙度，清除母模表面的粉塵和顆 粒；
(3) 對(duì)母模加熱用可控溫加熱裝置加熱母模，保證母?；?體溫度均勻，控制母模的溫度在275'C;
(4) 金屬電弧噴涂
1) 為了使噴槍能夠沿母?；w輪廓形狀運(yùn)動(dòng)并且噴涂作業(yè)，需
要對(duì)預(yù)先設(shè)計(jì)好的零件的3D數(shù)字模型進(jìn)行修正，進(jìn)行分層處理；
2) 通過(guò)電弧噴涂高熔點(diǎn)金屬熔滴3Crl3馬氏體不銹鋼到母模表 面，按照設(shè)計(jì)參數(shù)，使噴槍能沿母?；w輪廓形狀運(yùn)動(dòng)并且噴涂作業(yè)， 從母模的一端噴涂到另一端，重復(fù)這樣的過(guò)程，直到噴涂涂層厚度達(dá)到15mm，得到母模的金屬型殼；
噴涂電壓為32V,噴涂電流為200A，壓縮空氣壓力為0.55MPa， 送絲電壓為IIV，噴涂距離為240mm。
(5) 背襯的制作-在經(jīng)過(guò)電弧噴涂的金屬型殼背面上添加?？?，所述膜框是由鋼板
制成，其形狀與母模的金屬型殼的輪廓外緣相一致，在?？騼?nèi)填充樹(shù) 脂和高強(qiáng)度水泥作為背襯；
(6) 后處理
脫模并將多余的邊切除；
(7) 對(duì)模具金屬型殼內(nèi)表面修整拋光，得到最終的可以使用的模具。
本高熔點(diǎn)金屬噴涂快速制模方法與傳統(tǒng)模具加工方法相比，成本 相當(dāng)于普通鋼模具的1/2左右，模具制作周期一般少于4星期。本方 法制作的模具表面硬度大于HRC40，板料拉延模具壽命可達(dá)2萬(wàn)件 以上?？梢詾槠?、航空、儀器儀表、塑料制品以及軍工等行業(yè)新產(chǎn) 品的開(kāi)發(fā)、試制及批量生產(chǎn)提供快速、低成本的模具制造集成技術(shù)， 尤其是可以極大地縮短汽車車身開(kāi)發(fā)的周期、降低開(kāi)發(fā)的成本，為汽 車新車型的開(kāi)發(fā)提供技術(shù)支撐。
權(quán)利要求
1. 一種高熔點(diǎn)金屬電弧噴涂快速制模方法，其特征在于，具體步驟為(1)母模的制備1)根據(jù)產(chǎn)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(wú)焙燒陶瓷母模基體，進(jìn)行烘干2)烘干后的母?；w，根據(jù)零件的3D數(shù)模制造的與其形狀相吻合的母模基體的3D數(shù)模，在數(shù)控設(shè)備上母?；w進(jìn)行機(jī)械加工3)得到尺寸與精度均符合產(chǎn)品設(shè)計(jì)要求的母模；(2)母模的預(yù)處處理1)打磨母模內(nèi)表面，或者使用重量百分比的濃度為20-60％的鹽酸涂刷母模表面；提高母模的表面粗糙度，清除母模表面的粉塵和顆粒；(3)對(duì)母模加熱用可控溫加熱裝置加熱母模，保證母?；w溫度均勻，控制母模的溫度在250℃-300℃；(4)金屬電弧噴涂1)為了使噴槍能夠沿母?；w輪廓形狀運(yùn)動(dòng)并且噴涂作業(yè)，需要對(duì)預(yù)先設(shè)計(jì)好的零件的3D數(shù)字模型修正，進(jìn)行分層處理；2)通過(guò)電弧噴涂高熔點(diǎn)金屬熔滴3Cr13馬氏體不銹鋼到母模表面，按照設(shè)計(jì)參數(shù)，使噴槍能沿母模基體輪廓形狀運(yùn)動(dòng)并且噴涂作業(yè)，從母模的一端噴涂到另一端，重復(fù)這樣的過(guò)程，直到噴涂涂層厚度達(dá)到10～20mm，得到母模的金屬型殼；噴涂電壓為28～35V，噴涂電流為160A～240A，壓縮空氣壓力為0.50～0.60MPa，送絲電壓為10～12V，噴涂距離為200～280mm；3Cr13涂層由馬氏體基體、鉻鐵氧化物、氣孔等組成，涂層呈灰黑色，顯微硬度測(cè)定為馬氏體基體HV550～650、鉻鐵氧化物HV650～700，涂層的宏觀硬度為HRC40～45，3Cr13涂層均勻致密、氧化物少，孔隙率低，與基體結(jié)合面形貌凹凸不平，均無(wú)大的孔隙和氧化物，結(jié)合良好；(5)背襯的制作在經(jīng)過(guò)電弧噴涂的金屬型殼背面上添加模框，所述膜框是由鋼板制成，其形狀與母模的金屬型殼的輪廓外緣相一致，在?？騼?nèi)填充樹(shù)脂和高強(qiáng)度水泥作為背襯；(6)后處理脫模并將多余的邊切除；(7)對(duì)模具金屬型殼內(nèi)表面修整拋光，得到最終的可以使用的模具。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高熔點(diǎn)金屬電弧噴涂快速制模方法，其特征在于，步驟為(1) 母模的制備-1) 根據(jù)產(chǎn)品的形狀和尺寸確定母?；w的形狀和尺寸，以耐高 溫陶瓷原料制作無(wú)焙燒陶瓷母?；w，進(jìn)行烘干2) 烘干后的母?；w，根據(jù)零件的3D數(shù)模制造的與其形狀相 吻合的母?；w的3D數(shù)模，在數(shù)控設(shè)備上母?；w進(jìn)行機(jī)械加工3) 得到尺寸與精度均符合產(chǎn)品設(shè)計(jì)要求的母模；(2) 母模的預(yù)處處理1)打磨母模內(nèi)表面，或者使用重量百分比的濃度為20%的鹽 酸涂刷母模表面；提高母模的表面粗糙度，清除母模表面的粉塵和顆 粒；(3)對(duì)母模加熱用可控溫加熱裝置加熱母模，保證母?；?體溫度均勻，控制母模的溫度在30(TC;(4)金屬電弧噴涂1) 為了使噴槍能夠沿母模基體輪廓形狀運(yùn)動(dòng)并且噴涂作業(yè)，需 要對(duì)預(yù)先設(shè)計(jì)好的零件的3D數(shù)字模型進(jìn)行修正，進(jìn)行分層處理；2) 通過(guò)電弧噴涂高熔點(diǎn)金屬熔滴3Crl3馬氏體不銹鋼到母模表 面，按照設(shè)計(jì)參數(shù)，使噴槍能沿母?；w輪廓形狀運(yùn)動(dòng)并且噴涂作業(yè)， 從母模的一端噴涂到另一端，重復(fù)這樣的過(guò)程，直到噴涂涂層厚度達(dá)到10mm，得到母模的金屬型殼；噴涂電壓為35V，噴涂電流為160A,壓縮空氣壓力為0.50MPa， 送絲電壓為12V，噴涂距離為200mm; 3Crl3涂層由馬氏體基體、鉻鐵氧化物、氣孔等組成，涂層呈灰黑 色，顯微硬度測(cè)定為馬氏體基體HV550 650、鉻鐵氧化物HV650 700， 涂層的宏觀硬度為HRC40 45， 3Crl3涂層均勻致密、氧化物少，孔隙率 低，與基體結(jié)合面形貌凹凸不平，均無(wú)大的孔隙和氧化物，結(jié)合良好；(5) 背襯的制作在經(jīng)過(guò)電弧噴涂的金屬型殼背面上添加?？?，所述膜框是由鋼 板制成，其形狀與母模的金屬型殼的輪廓外緣相一致，在?？騼?nèi)填充 樹(shù)脂和高強(qiáng)度水泥作為背襯；(6) 后處理 脫模并將多余的邊切除；(7) 對(duì)模具金屬型殼內(nèi)表面修整拋光，得到最終的可以使用的模具。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高熔點(diǎn)金屬電弧噴涂快速制模方法， 其特征在于，步驟為 (1)母模的制備1)根據(jù)產(chǎn)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(wú)焙燒陶瓷母模基體，進(jìn)行烘干-2) 烘干后的母?；w，根據(jù)零件的3D數(shù)模制造的與其形狀相 吻合的母?；w的3D數(shù)模，在數(shù)控設(shè)備上母?；w進(jìn)行機(jī)械加工3) 得到尺寸與精度均符合產(chǎn)品設(shè)計(jì)要求的母模； (2)母模的預(yù)處處理1)打磨母模內(nèi)表面，或者使用重量百分比的濃度為36%的鹽 酸涂刷母模表面；提高母模的表面粗糙度，清除母模表面的粉塵和顆 粒；(3) 對(duì)母模加熱用可控溫加熱裝置加熱母模，保證母?；?體溫度均勻，控制母模的溫度在25(TC;(4) 金屬電弧噴涂1) 為了使噴槍能夠沿母?；w輪廓形狀運(yùn)動(dòng)并且噴涂作業(yè)，需 要對(duì)預(yù)先設(shè)計(jì)好的零件的3D數(shù)字模型進(jìn)行修正，進(jìn)行分層處理；2) 通過(guò)電弧噴涂高熔點(diǎn)金屬熔滴3Crl3馬氏體不銹鋼到母模表 面，按照設(shè)計(jì)參數(shù)，使噴槍能沿母?；w輪廓形狀運(yùn)動(dòng)并且噴涂作業(yè)， 從母模的一端噴涂到另一端，重復(fù)這樣的過(guò)程，直到噴涂涂層厚度達(dá) 到20mm，得到母模的金屬型殼；噴涂電壓為28V，噴涂電流為240A，壓縮空氣壓力為0.60MPa， 送絲電壓為12V，噴涂距離為280mm; 3Crl3涂層由馬氏體基體、鉻鐵氧化物、氣孔等組成，涂層呈灰黑 色，顯微硬度測(cè)定為馬氏體基體HV550 650、鉻鐵氧化物HV650 700， 涂層的宏觀硬度為HRC40 45， 3Crl3涂層均勻致密、氧化物少，孔隙率 低，與基體結(jié)合面形貌凹凸不平，均無(wú)大的孔隙和氧化物，結(jié)合良好； (5)背襯的制作 在經(jīng)過(guò)電弧噴涂的金屬型殼背面上添加模框，所述膜框是由鋼板 制成，其形狀與母模的金屬型殼的輪廓外緣相一致，在?？騼?nèi)填充樹(shù) 脂和高強(qiáng)度水泥作為背襯；(6) 后處理 脫模并將多余的邊切除；(7) 對(duì)模具金屬型殼內(nèi)表面修整拋光，得到最終的可以使用的模具。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的高熔點(diǎn)金屬電弧噴涂快速制模方法， 其特征在于，步驟為(1) 母模的制備-1) 根據(jù)產(chǎn)品的形狀和尺寸確定母?；w的形狀和尺寸，以耐高 溫陶瓷原料制作無(wú)焙燒陶瓷母?；w，進(jìn)行烘干2) 烘干后的母模基體，根據(jù)零件的3D數(shù)模制造的與其形狀相 吻合的母?；w的3D數(shù)模，在數(shù)控設(shè)備上母?；w進(jìn)行機(jī)械加工-3) 得到尺寸與精度均符合產(chǎn)品設(shè)計(jì)要求的母模；(2) 母模的預(yù)處處理1)打磨母模內(nèi)表面，或者使用重量百分比的濃度為28%的鹽 酸涂刷母模表面；提高母模的表面粗糙度，清除母模表面的粉塵和顆 粒；(3) 對(duì)母模加熱用可控溫加熱裝置加熱母模，保證母?；?體溫度均勻，控制母模的溫度在275°。；(4) 金屬電弧噴涂1) 為了使噴槍能夠沿母模基體輪廓形狀運(yùn)動(dòng)并且噴涂作業(yè)，需 要對(duì)預(yù)先設(shè)計(jì)好的零件的3D數(shù)字模型進(jìn)行修正，進(jìn)行分層處理；2) 通過(guò)電弧噴涂高熔點(diǎn)金屬熔滴3Crl3馬氏體不銹鋼到母模表 面，按照設(shè)計(jì)參數(shù)，使噴槍能沿母?；w輪廓形狀運(yùn)動(dòng)并且噴涂作業(yè)， 從母模的一端噴涂到另一端，重復(fù)這樣的過(guò)程，直到噴涂涂層厚度達(dá) 到15mm，得到母模的金屬型殼；噴涂電壓為32V，噴涂電流為200A,壓縮空氣壓力為0.55MPa，送絲電壓為11V，噴涂距離為240mm;3Crl3涂層由馬氏體基體、鉻鐵氧化物、氣孔等組成，涂層呈灰黑 色，，顯微硬度測(cè)定為馬氏體基體HV550 650、鉻鐵氧化物 HV65(K700，涂層的宏觀硬度為HRC40~45， 3Crl3涂層均勻致密、 氧化物少，孔隙率低，與基體結(jié)合面形貌凹凸不平，均無(wú)大的孔隙和 氧化物，結(jié)合良好；(5) 背襯的制作 在經(jīng)過(guò)電弧噴涂的金屬型殼背面上添加?？颍瞿た蚴怯射摪逯瞥?，其形狀與母模的金屬型殼的輪廓外緣相一致，在模框內(nèi)填充樹(shù) 脂和高強(qiáng)度水泥作為背襯；(6) 后處理 脫模并將多余的邊切除；(7) 對(duì)模具金屬型殼內(nèi)表面修整拋光，得到最終的可以使用的模具。
全文摘要
本發(fā)明屬于制造業(yè)的先進(jìn)制造技術(shù)領(lǐng)域，涉及快速模具制造方法，特別涉及一種高熔點(diǎn)金屬電弧噴涂快速制模方法。該方法采用無(wú)焙燒陶瓷母模做復(fù)型基體，通過(guò)電弧噴涂高熔點(diǎn)金屬熔滴到母模表面，噴涂一定的厚度后在型殼背面加?？颍畛錁?shù)脂和高強(qiáng)度水泥背襯，脫模后對(duì)型殼表面進(jìn)行切邊和拋光等后處理，提供快速、低成本的模具制造集成技術(shù)。
文檔編號(hào)B22D23/00GK101434026SQ20081023233
公開(kāi)日2009年5月20日 申請(qǐng)日期2008年11月19日 優(yōu)先權(quán)日2008年11月19日
發(fā)明者何仲云, 盧秉恒, 唐一平, 智 王, 王伊卿 申請(qǐng)人:西安交通大學(xué);快速制造國(guó)家工程研究中心