CN111206200A - 一种金属电弧喷涂模具工艺 - Google Patents

Abstract

本发明是一种金属电弧喷涂模具工艺，包括的步骤有：第一步、母模的制备；第二步、母模表面预处理；第三步、金属电弧喷涂；第四步、填充背衬材料；第五步、脱模及后处理。本发明所述的一种金属电弧喷涂模具工艺，成本只有传统机械加工钢模具的1/10，制造周期为后者的1/4～1/5；金属电弧喷涂模具是快速模具的一种制造方法，以其速度快、成本低以及相对于其他快速模具较高的性能，成为快速、经济模具的主要发展方向；将金属喷涂模具制造技术应用于汽车覆盖件试制模具，具有重要的经济和社会效益。

Description

一种金属电弧喷涂模具工艺

技术领域

本发明涉及金属电弧喷涂模具领域，尤其涉及一种金属电弧喷涂模具工艺。

背景技术

汽车覆盖件传统冲压模具为钢模具或者铸铁模具，制造周期长、成本高，不适合新车型的开发和小批量生产。随着模具技术的进一步发展，对于新车型的开发和小批量的生产逐渐采用简易钢模、树脂模具和金属喷涂模具等快速模具代替传统的冲压模具。金属电弧喷涂模具成本低，制造周期短，模具表面的力学性能好，为汽车覆盖件模具的快速制造提供了新的制造方法。

金属电弧喷涂快速制模技术是一种“复制”的制模技术，它以一个实物模型作为母模，以电弧为热源，通过高速气流将熔融状态的金属材料雾化，并使其喷射、沉积在母模表面上，形成一定厚度的致密金属涂层，即模具型壳。型壳精确拷贝了原型的形状，获得了所需的模具型腔，在完成补强、脱模、抛光等后处理工艺后，即可完成模具的快速制造。母模可以是快速原型或过渡模型，以及产品实物或通过高速数控加工得到的木材、石膏等非金属模型。制模工艺流程主要包括：母模的制备；母模表面预处理；金属电弧喷涂；填充背衬材料；脱模及后处理等。

为此，设计一种金属电弧喷涂模具工艺，解决以上问题。

发明内容

本发明为克服以上不足，提供一种金属电弧喷涂模具工艺，包括的步骤有：

第一步、母模的制备：

金属喷涂母模可以采用RP原型制作，也可以采用数控加工非金属模型或直接利用覆盖件实物样件；对于汽车覆盖件，由于其尺寸大，操作难度大，采用数控加工石膏模型的方法来制作；

通过实验来确定石膏模型材料的水固比，合适的水固比可以使浆料的流动性和固化强度、硬度达到满意程度；另外还在浆料中添加了强化剂和缓凝剂，以改善石膏模型的成型质量；采用戊醇作为消泡剂，消除搅拌石膏浆料时产生的气泡；将原型在浇注平台上固定好，并套上浇注箱，将搅拌好的石膏混合浆体快速倒入浇注箱，等待石膏完全凝固后，进行自然烘干；

石膏模型完全干燥后，即可送到车间进行数控加工；先进行粗加工，再进行精加工；

第二步、母模表面预处理：

母模表面预处理包括基体表面的清理和涂刷脱模剂；石膏初坯在经过CNC加工后得到所需的喷涂模具的反型母模，在进行后续的电弧喷涂等工艺之前，要对石膏母模的表面进行处理；本文采用以下工艺对石膏表面进行处理：首先使用原子灰对石膏模型表面较大的缺陷进行填补处理；原子灰又称聚合腻子，是一种新型的嵌填材料，它具有强度高、附着力大、常温快干、干后不收缩、易于打磨、使用方便等优点；可用它对石膏型表面尺寸较大的砂眼及孔洞进行填补；填补时应注意不要影响到石膏模表面形状；然后使用聚乙烯醇作为脱模剂，将聚乙烯醇刷涂于石膏型表面后能形成一层致密均匀的薄膜，该薄膜紧密附着于石膏型表面上，既能封闭石膏型表面上尺寸较小的缺陷，起到封孔剂的作用，又能在喷涂时使金属喷涂层能够得到较大的附着力，使金属喷涂层对石膏原型具有较好的复形性能；金属喷涂模具脱模时，由于聚乙烯醇薄膜的存在，使得石膏母模较容易的与金属喷涂模具剥离，不会对喷涂模具表面造成损坏；

第三步、金属电弧喷涂：

喷涂的金属壳体是模具的工作表面，选用的金属是锌，壳体厚度为2mm左右；

第四步、填充背衬材料：

由于模具为冲压模具，在工作中要受到压力，而且模具必须安装在压力机上工作，所以模具必须有骨架结构；模具框架制作应注意框架的外形尺寸要依据压力机型号而定；模具应在一定的压力下工作，所以要求填充材料应具有较高的抗压强度和耐磨性能；采用环氧树脂与铁粉的混合物以及水泥砂浆作为填充材料，环氧树脂使浇注材料与喷涂壳体、模具框架有很高的结合强度，铁粉提高了模具的抗磨损性能，背衬采用水泥砂浆，可以降低成本；

第五步、脱模及后处理：

对于石膏模型，采用破坏方式比较容易脱模，脱模后把残留在金属涂层表面的脱模剂清洗干净；电弧喷涂颗粒细密，复形性非常好；模具表面光洁度主要取决于石膏模型的表面质量，当模型表面质量比较好时，模具表面只需根据不同需要用细砂纸打磨即可。

本发明的有益效果是：

本发明所述的一种金属电弧喷涂模具工艺，成本只有传统机械加工钢模具的1/10，制造周期为后者的1/4～1/5；金属电弧喷涂模具是快速模具的一种制造方法，以其速度快、成本低以及相对于其他快速模具较高的性能，成为快速、经济模具的主要发展方向；将金属喷涂模具制造技术应用于汽车覆盖件试制模具，具有重要的经济和社会效益。

具体实施方式

以下将结合本发明的实施例进行详细叙述；

一种金属电弧喷涂模具工艺，包括的步骤有：

第一步、母模的制备：

金属喷涂母模可以采用RP原型制作，也可以采用数控加工非金属模型或直接利用覆盖件实物样件；对于汽车覆盖件，由于其尺寸大，操作难度大，采用数控加工石膏模型的方法来制作；

通过实验来确定石膏模型材料的水固比，合适的水固比可以使浆料的流动性和固化强度、硬度达到满意程度；另外还在浆料中添加了强化剂和缓凝剂，以改善石膏模型的成型质量；采用戊醇作为消泡剂，消除搅拌石膏浆料时产生的气泡；将原型在浇注平台上固定好，并套上浇注箱，将搅拌好的石膏混合浆体快速倒入浇注箱，等待石膏完全凝固后，进行自然烘干；

石膏模型完全干燥后，即可送到车间进行数控加工；先进行粗加工，再进行精加工；

第二步、母模表面预处理

母模表面预处理包括基体表面的清理和涂刷脱模剂；石膏初坯在经过CNC加工后得到所需的喷涂模具的反型母模，在进行后续的电弧喷涂等工艺之前，要对石膏母模的表面进行处理；本文采用以下工艺对石膏表面进行处理：首先使用原子灰对石膏模型表面较大的缺陷进行填补处理；原子灰又称聚合腻子，是一种新型的嵌填材料，它具有强度高、附着力大、常温快干、干后不收缩、易于打磨、使用方便等优点；可用它对石膏型表面尺寸较大的砂眼及孔洞进行填补；填补时应注意不要影响到石膏模表面形状；然后使用聚乙烯醇作为脱模剂，将聚乙烯醇刷涂于石膏型表面后能形成一层致密均匀的薄膜，该薄膜紧密附着于石膏型表面上，既能封闭石膏型表面上尺寸较小的缺陷，起到封孔剂的作用，又能在喷涂时使金属喷涂层能够得到较大的附着力，使金属喷涂层对石膏原型具有较好的复形性能；金属喷涂模具脱模时，由于聚乙烯醇薄膜的存在，使得石膏母模较容易的与金属喷涂模具剥离，不会对喷涂模具表面造成损坏；

第三步、金属电弧喷涂

喷涂的金属壳体是模具的工作表面，选用的金属是锌，壳体厚度为2mm左右；

第四步、填充背衬材料

由于模具为冲压模具，在工作中要受到压力，而且模具必须安装在压力机上工作，所以模具必须有骨架结构；模具框架制作应注意框架的外形尺寸要依据压力机型号而定；模具应在一定的压力下工作，所以要求填充材料应具有较高的抗压强度和耐磨性能；采用环氧树脂与铁粉的混合物以及水泥砂浆作为填充材料，环氧树脂使浇注材料与喷涂壳体、模具框架有很高的结合强度，铁粉提高了模具的抗磨损性能，背衬采用水泥砂浆，可以降低成本；

第五步、脱模及后处理

对于石膏模型，采用破坏方式比较容易脱模，脱模后把残留在金属涂层表面的脱模剂清洗干净；电弧喷涂颗粒细密，复形性非常好；模具表面光洁度主要取决于石膏模型的表面质量，当模型表面质量比较好时，模具表面只需根据不同需要用细砂纸打磨即可；

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)

1.一种金属电弧喷涂模具工艺，其特征在于，包括的步骤有：

第一步、母模的制备：

金属喷涂母模可以采用RP原型制作，也可以采用数控加工非金属模型或直接利用覆盖件实物样件；对于汽车覆盖件，由于其尺寸大，操作难度大，采用数控加工石膏模型的方法来制作；

通过实验来确定石膏模型材料的水固比，合适的水固比可以使浆料的流动性和固化强度、硬度达到满意程度；另外还在浆料中添加了强化剂和缓凝剂，以改善石膏模型的成型质量；采用戊醇作为消泡剂，消除搅拌石膏浆料时产生的气泡；将原型在浇注平台上固定好，并套上浇注箱，将搅拌好的石膏混合浆体快速倒入浇注箱，等待石膏完全凝固后，进行自然烘干；

石膏模型完全干燥后，即可送到车间进行数控加工；先进行粗加工，再进行精加工；

第二步、母模表面预处理：

母模表面预处理包括基体表面的清理和涂刷脱模剂；石膏初坯在经过CNC加工后得到所需的喷涂模具的反型母模，在进行后续的电弧喷涂等工艺之前，要对石膏母模的表面进行处理；本文采用以下工艺对石膏表面进行处理：首先使用原子灰对石膏模型表面较大的缺陷进行填补处理；原子灰又称聚合腻子，是一种新型的嵌填材料，它具有强度高、附着力大、常温快干、干后不收缩、易于打磨、使用方便等优点；可用它对石膏型表面尺寸较大的砂眼及孔洞进行填补；填补时应注意不要影响到石膏模表面形状；然后使用聚乙烯醇作为脱模剂，将聚乙烯醇刷涂于石膏型表面后能形成一层致密均匀的薄膜，该薄膜紧密附着于石膏型表面上，既能封闭石膏型表面上尺寸较小的缺陷，起到封孔剂的作用，又能在喷涂时使金属喷涂层能够得到较大的附着力，使金属喷涂层对石膏原型具有较好的复形性能；金属喷涂模具脱模时，由于聚乙烯醇薄膜的存在，使得石膏母模较容易的与金属喷涂模具剥离，不会对喷涂模具表面造成损坏；

第三步、金属电弧喷涂：

喷涂的金属壳体是模具的工作表面，选用的金属是锌，壳体厚度为2mm左右；

第四步、填充背衬材料：

由于模具为冲压模具，在工作中要受到压力，而且模具必须安装在压力机上工作，所以模具必须有骨架结构；模具框架制作应注意框架的外形尺寸要依据压力机型号而定；模具应在一定的压力下工作，所以要求填充材料应具有较高的抗压强度和耐磨性能；采用环氧树脂与铁粉的混合物以及水泥砂浆作为填充材料，环氧树脂使浇注材料与喷涂壳体、模具框架有很高的结合强度，铁粉提高了模具的抗磨损性能，背衬采用水泥砂浆，可以降低成本；

第五步、脱模及后处理：

对于石膏模型，采用破坏方式比较容易脱模，脱模后把残留在金属涂层表面的脱模剂清洗干净；电弧喷涂颗粒细密，复形性非常好；模具表面光洁度主要取决于石膏模型的表面质量，当模型表面质量比较好时，模具表面只需根据不同需要用细砂纸打磨即可。