CN107737930A - 一种喷涂制备钢基模具的工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明是一种喷涂制备钢基模具的工艺，包括的步骤有：第一步：快速原形的制备；第二步：中间型的制备；第三步：喷涂制模。本发明所述的一种喷涂制备钢基模具的工艺，具有以下优点：利用电弧喷涂与快速原形技术相结合，成功地制备了钢基拉延模具；在喷涂制备模具的过程中，陶瓷模型的制备是最关键的技术环节。采用Al2O3陶瓷粉末，并配合适当的烧结工艺，制备出了强度和尺寸精度均能满足要求的陶瓷中间型；采用3Cr13马氏体不锈钢和65Mn，70，82B高碳钢，并通过控制沉积层的冷却速度，均获得了具有马氏体组织的喷涂沉积层，并通过马氏体相变膨胀有效地抵消了冷却时的体积收缩。

Description

一种喷涂制备钢基模具的工艺
技术领域
本发明涉及喷涂制备钢基模具领域，尤其涉及一种喷涂制备钢基模具的工艺。
背景技术
1940年，美国的TAFA公司成功地使用电弧喷涂锌合金涂层制作了塑料内饰件模具，靠喷涂产生的高温粒子直接在石膏模型上沉积出模具型面，使模具制造成本和生产周期都得到大幅度降低。
但直到上世纪90年代，这项技术还不能用于钢基模具的制造，这是由于钢铁材料喷涂粒子温度很高，且冷却时产生的收缩力大，极易造成母模材料的烧损和破坏，从而无法保证型面的复制性能。1993年，英国的SprayformTools&Dies，Ltd.公司开发了一种喷涂铁基材料快速制造注塑模具的新工艺，该公司采用特殊工艺制造了陶瓷母模，然后在其表面喷涂钢涂层，最终得到钢制模具，使这项制模技术得到了新的突破。
该技术的另一个显著进步是其与快速原形技术(RapidPrototying，RP)的结合，可以直接将计算机数据模型通过RP原形作为形状载体，与后续的喷涂制模过程相连接，实现快速制造，使模具的生产周期缩短近50％。
为此，设计一种喷涂制备钢基模具的工艺，解决以上问题。
发明内容
本发明为克服以上不足，提供一种喷涂制备钢基模具的工艺，包括的步骤有：
第一步：快速原形的制备：
快速原形技术的制造过程如下：
首先，在计算机上构成产品的三维模型，然后，根据模型各层轮廓的信息，控制材料在工作台上逐层堆积，最终形成了三维产品。
在模具喷涂制备过程中，这种方法被用来传递模具的形状和尺寸信息。
就是本研究所制备的汽车拉门防撞梁的数据模型，则是利用RP技术制备出的纸型。
第二步：中间型的制备：
在喷涂制造模具的过程中，一共需要2种中间型，分别是硅橡胶模型和陶瓷模型。
硅橡胶模型的作用在于它可以在刚性的RP原形和陶瓷模型之间传递形状和尺寸；而陶瓷模型则可以直接用于喷涂。用来制作硅橡胶模型的材料为室温硫化硅橡胶，其在室温下一般为非透明体，
在25℃以下时加入硬化促进剂，经24h后即可固化成弹性体。以原型为样件，采用硅橡胶浇注，可直接制作硅橡胶模型。由于硅橡胶具有良好的柔性和弹性，对于复杂、花纹精细、无拔模斜度的零件，制件浇注完成后均可直接取出。
第三步：喷涂制模：
采用电弧喷涂直接在陶瓷模型表面逐层喷涂，就可以获得模具的型面，经过简单的锈磨、抛光和加固，即可作为模具使用。
所采用的电弧喷涂参数为：电压25V，电流200～300A，喷距150～200mm。电弧喷涂生产效率高，当喷涂电流为300A时，每小时可喷锌丝30kg，铝10kg，不锈钢15kg，是火焰线材喷涂量的3倍以上，因此可以快速制备出各种模具。
本发明的有益效果是：
本发明所述的一种喷涂制备钢基模具的工艺，具有以下优点：
(1)利用电弧喷涂与快速原形技术相结合，成功地制备了钢基拉延模具；
(2)在喷涂制备模具的过程中，陶瓷模型的制备是最关键的技术环节。采用Al2O3陶瓷粉末，并配合适当的烧结工艺，制备出了强度和尺寸精度均能满足要求的陶瓷中间型；
(3)采用3Cr13马氏体不锈钢和65Mn，70，82B高碳钢，并通过控制沉积层的冷却速度，均获得了具有马氏体组织的喷涂沉积层，并通过马氏体相变膨胀有效地抵消了冷却时的体积收缩；
(4)所获得的模具喷涂沉积层的硬度与常规的模具钢相当，耐磨性尚存在一定差距。
具体实施方式
以下将结合本发明的实施例进行详细叙述。
一种喷涂制备钢基模具的工艺，包括的步骤有：
第一步：快速原形的制备：
快速原形技术的制造过程如下：
首先，在计算机上构成产品的三维模型，然后，根据模型各层轮廓的信息，控制材料在工作台上逐层堆积，最终形成了三维产品。
在模具喷涂制备过程中，这种方法被用来传递模具的形状和尺寸信息。
就是本研究所制备的汽车拉门防撞梁的数据模型，则是利用RP技术制备出的纸型。
第二步：中间型的制备：
在喷涂制造模具的过程中，一共需要2种中间型，分别是硅橡胶模型和陶瓷模型。
硅橡胶模型的作用在于它可以在刚性的RP原形和陶瓷模型之间传递形状和尺寸；而陶瓷模型则可以直接用于喷涂。用来制作硅橡胶模型的材料为室温硫化硅橡胶，其在室温下一般为非透明体，
在25℃以下时加入硬化促进剂，经24h后即可固化成弹性体。以原型为样件，采用硅橡胶浇注，可直接制作硅橡胶模型。由于硅橡胶具有良好的柔性和弹性，对于复杂、花纹精细、无拔模斜度的零件，制件浇注完成后均可直接取出。
第三步：喷涂制模：
采用电弧喷涂直接在陶瓷模型表面逐层喷涂，就可以获得模具的型面，经过简单的锈磨、抛光和加固，即可作为模具使用。
所采用的电弧喷涂参数为：电压25V，电流200～300A，喷距150～200mm。电弧喷涂生产效率高，当喷涂电流为300A时，每小时可喷锌丝30kg，铝10kg，不锈钢15kg，是火焰线材喷涂量的3倍以上，因此可以快速制备出各种模具。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (1)

1.一种喷涂制备钢基模具的工艺，其特征在于，包括的步骤有：
第一步：快速原形的制备：
快速原形技术的制造过程如下：
首先，在计算机上构成产品的三维模型，然后，根据模型各层轮廓的信息，控制材料在工作台上逐层堆积，最终形成了三维产品；
在模具喷涂制备过程中，这种方法被用来传递模具的形状和尺寸信息；
就是本研究所制备的汽车拉门防撞梁的数据模型，则是利用RP技术制备出的纸型；
第二步：中间型的制备：
在喷涂制造模具的过程中，一共需要2种中间型，分别是硅橡胶模型和陶瓷模型；
硅橡胶模型的作用在于它可以在刚性的RP原形和陶瓷模型之间传递形状和尺寸；而陶瓷模型则可以直接用于喷涂；用来制作硅橡胶模型的材料为室温硫化硅橡胶，其在室温下一般为非透明体，
在25℃以下时加入硬化促进剂，经24h后即可固化成弹性体；以原型为样件，采用硅橡胶浇注，可直接制作硅橡胶模型；由于硅橡胶具有良好的柔性和弹性，对于复杂、花纹精细、无拔模斜度的零件，制件浇注完成后均可直接取出；
第三步：喷涂制模：
采用电弧喷涂直接在陶瓷模型表面逐层喷涂，就可以获得模具的型面，经过简单的锈磨、抛光和加固，即可作为模具使用；
所采用的电弧喷涂参数为：电压25V，电流200～300A，喷距150～200mm；电弧喷涂生产效率高，当喷涂电流为300A时，每小时可喷锌丝30kg，铝10kg，不锈钢15kg，是火焰线材喷涂量的3倍以上，因此可以快速制备出各种模具。
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