電弧噴涂制模技術(shù)

1、題目：電弧噴涂制模技術(shù)學(xué)生姓名： 專業(yè)班級(jí)： 學(xué) 號(hào)： 學(xué) 院： 指導(dǎo)老師： 日 期：2009年10月18日 電弧噴涂制模技術(shù)專業(yè)班級(jí)： 學(xué)生姓名： 指導(dǎo)老師： 中文摘要：隨著市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的日漸加劇，工業(yè)產(chǎn)品越來越向多品種、小批量、高質(zhì)量、低成本的方向發(fā)展，產(chǎn)品的更新?lián)Q代越來越快，對(duì)模具的需求量也越來越大。傳統(tǒng)機(jī)加工模具成本高、加工周期長(zhǎng)、柔性差的缺點(diǎn)凸現(xiàn)出來，企業(yè)為了適應(yīng)這種發(fā)展趨勢(shì)，開始加大開發(fā)快速制作經(jīng)濟(jì)模具技術(shù)的研究力度。 近年來，快速模具制造技術(shù)(Rapid Tooling-RT)得到了飛速發(fā)展。電弧噴涂制模就是一種典型的快速模具制造技術(shù)，它具有制模工藝簡(jiǎn)單、制作周期短、模具成本低等顯著

2、特點(diǎn)，特別適用于小批量、多品種的生產(chǎn)使用，尤其在當(dāng)前市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的情況下，電弧噴涂制模技術(shù)為產(chǎn)品的更新?lián)Q代提供了一個(gè)全新的制模方法和捷徑。關(guān)鍵詞：電弧噴涂 模具 材料 結(jié)構(gòu) 工藝Abstract：With the increasing market competition intensified, industrial products, increasing to a multi-variety, small batch, high-quality, low-cost direction, upgrading of products and faster and faster, to mold

3、the demand for bigger and bigger. The high cost of the traditional mold machining, processing cycle is long, flexible highlighted the shortcomings of poor out of the enterprise in order to adapt to this trend started to increase quickly create economic development of mold technology research efforts

4、. In recent years, Rapid Tooling (Rapid Tooling-RT) has been rapid development. Arc spraying is a typical mold rapid tooling manufacturing technology,It has a simple molding processes to produce short cycle, mold a distinctive feature of low cost, especially for small quantity and variety of product

5、ion and use, particularly in the current market competition, the arc spraying tooling for the upgrading of products and provision of an entirely new tooling methods and shortcuts.Keywords：electric arc spraying mould material structure technique 正文：電弧噴涂的原理電弧噴涂制模是金屬噴涂制模的一種主要工藝方法。電弧噴涂是以兩根分別連接直流電源正負(fù)極的金屬

6、絲（23mm）作自耗性電極，利用其端部產(chǎn)生的電弧將金屬絲熔化；處于電弧正后方的噴嘴射出高速、高壓空氣使熔化的金屬脫離且霧化成微粒，以極高速度撞擊基體表面，使其扁平化，形成光滑、致密、低氣孔率的金屬涂層。電弧噴涂工藝的特點(diǎn)電弧噴涂作為一種新型的熱噴涂方法，有許多顯著的優(yōu)點(diǎn)。1.涂層結(jié)合強(qiáng)度較高、硬度高、孔隙率低電弧噴涂時(shí)，熔滴溫度可達(dá)6000以上， 微滴點(diǎn)加熱溫度、噴射速度都比火焰噴涂時(shí)高，因此粒子的動(dòng)能和熱能都比較高，從而獲得較高的結(jié)合強(qiáng)度和涂層強(qiáng)度。2.生產(chǎn)率高、安全可靠，噴涂工件不變形電弧噴涂的生產(chǎn)率正比于噴涂電流，它的高效率表現(xiàn)在單位時(shí)間內(nèi)噴涂金屬的用量大。電弧噴涂技術(shù)僅使用電源和壓縮空

7、氣，不用氧氣、乙炔等易燃?xì)怏w，安全性高，噴涂工件不變形。3.能源利用率高，噴涂成本低電弧噴涂的節(jié)能效果十分突出，能源利用率顯著高于其他噴涂方法，而能源費(fèi)用降低50以上。除它的能源利用率很高外，加之電能的價(jià)格又遠(yuǎn)低于氧氣和乙炔，其費(fèi)用通常僅為火焰噴涂的1/51/10，等離子噴涂成本的1/51/20，而其噴涂效率卻提高了近一倍。5.設(shè)備造價(jià)低、使用維修方便、便于現(xiàn)場(chǎng)施工電弧噴涂設(shè)備成本只有等離子噴涂設(shè)備的1/41/6。而且電弧噴涂設(shè)備體積小、重量輕、移動(dòng)方便、易損件少，維修方便，易于現(xiàn)場(chǎng)施工電弧噴涂設(shè)備電弧噴涂設(shè)備由電弧噴涂槍、控制箱、電源、送絲裝置及壓縮空氣系統(tǒng)等組成。1.電弧噴涂電源電弧噴涂電

8、源采用平的安伏特性，可以在較低的電壓下噴涂，使噴涂層中的碳燒損人為減少約50，可以保持良好的弧長(zhǎng)自調(diào)節(jié)作用，能有效地控制電弧電壓。平特性的電源在送絲速度變化時(shí)，噴涂電流迅速變化，按正比增大或減小，從而維持穩(wěn)定的電弧噴涂過程。2.電弧噴槍電弧噴槍是電弧噴涂設(shè)備的關(guān)鍵裝置。其作用是將連續(xù)送進(jìn)的絲材在噴槍前部一定的角度相交，由于絲材各自接于直流電源的兩極而產(chǎn)生電弧，從噴嘴噴射出的壓縮空氣流對(duì)著熔融金屬吹散形成穩(wěn)定的霧化金屬粒子流。3.送絲機(jī)構(gòu) 采用每根絲用雙主動(dòng)送絲輪報(bào)送的設(shè)計(jì)方案。電弧噴涂材料電弧噴涂材料主要包括有色金屬絲材(鋁、鋅、銅、鎳等金屬及其合金)、黑色金屬絲材(碳鋼，不銹鋼)。1.鋅及鋅

9、合金鋅為銀白色金屬，在大氣中或水中具有良好的耐腐蝕性。在鋅中加入鋁可以提高噴涂后的耐腐蝕性能，因此目前也大量使用ZnAl合金噴涂材料。鋅噴涂層已廣泛應(yīng)用于室外露天的鋼鐵構(gòu)件，如水門閘、橋梁、鐵塔和容器等。2.鋁及鋁合金鋁用作防腐蝕噴涂層時(shí)，作用與鋅相似。在鋁及鋁合金中加入稀土不僅提高涂層的結(jié)合強(qiáng)度而且降低孔隙率。鋁還可以用作耐熱噴涂層。鋁噴涂層已廣泛用于貯水容器、硫磺氣體包圍中的鋼鐵構(gòu)件、食品貯存器、燃燒室、船體和閘門等。3.銅及銅合金純銅主要用作電器開關(guān)和電子元件的導(dǎo)電噴涂層及人像、工藝品、水泥等建筑表面的裝飾噴涂層。黃銅噴涂層廣泛用于修復(fù)磨損及加工超差的零件，修補(bǔ)有鑄造砂眼、氣孔的黃銅件，

10、也可作為裝飾噴涂層使用。鋁青銅涂層的結(jié)合強(qiáng)度高，抗海水腐蝕能力強(qiáng)，并具有很好的耐腐蝕疲勞和耐磨性。主要用于噴涂水泵葉片、氣閘閥門、活塞、軸瓦表面。4.鎳及鎳鉻合金鎳合金中用作噴涂材料的主要為鎳鉻合金。這類合金具有非常好的抗高溫氧化性能?？稍?80高溫下使用，是目前應(yīng)用很廣的熱阻材料。鎳鉻合金被大量用作耐腐蝕及耐高溫?zé)釃娡繉印?.碳鋼和低合金鋼碳鋼和低合金鋼是廣泛應(yīng)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)。電弧噴涂過程中碳和合金元素易燒損，易于造成涂層多孔和氧化物夾渣，使涂層性能下降，因此采用碳元素較高的碳鋼，以彌補(bǔ)碳元素的燒損。6.鉬鉬在噴涂中常作為粘結(jié)底層材料使用，還可以用

11、作摩擦表面的減摩工作涂層，如活塞環(huán)、剎車片、鋁合金氣缸等。國(guó)內(nèi)外已采用管狀絲材作為電弧噴涂材料。我國(guó)已應(yīng)用3Crl3、4Crl3；7Crl3等管狀絲材作為耐磨噴涂材料。噴涂用材料種類也可以別的，但由于高熔點(diǎn)合金收縮應(yīng)力太大容易開裂，故目前用于模具制造的主要是鋅、鋁及其合金。電弧噴涂模具的基本結(jié)構(gòu)電弧噴涂模具的基本結(jié)構(gòu)可分為三部分，即金屬噴涂層部分、基體部分和鋼結(jié)構(gòu)部分。1.金屬噴涂層：要求具有一定的強(qiáng)度、硬度、表面粗糙度及良好的導(dǎo)熱性。2.模具基體：要求能與金屬噴涂層牢固地結(jié)合成一體，有很好的強(qiáng)度和導(dǎo)熱性，滿足模具的工作要求。3.鋼結(jié)構(gòu)件：如模框、鑲塊、注射嘴、絞鏈等，均采用機(jī)械加工而成，然后

12、鑲配組合于模具上。制模工藝1.噴涂樣模電弧噴涂模具的特點(diǎn)就是以樣模為基準(zhǔn)，模具型腔尺寸、幾何精度完全取決于樣模，樣模的設(shè)計(jì)應(yīng)根據(jù)產(chǎn)品成形的工藝要求決定其形狀尺寸。為了便于噴涂后的脫模，樣?？稍O(shè)計(jì)成拼塊組合的結(jié)構(gòu)形式。制造樣模的材質(zhì)很多：石膏、石墨、樹脂、陶瓷、木材、金屬等均可，也可直接采用產(chǎn)品作樣模使用。 2.離型劑、脫模劑利用電弧噴涂技術(shù)制作模具，既要求金屬微粒均勻致密地貼敷到樣模表面，又要求形成殼體后能順利、完整地從樣模上分離下來，而且在噴涂過程中要保護(hù)好樣模及其表面花紋能經(jīng)得起噴涂金屬微粒的沖擊。同時(shí)，起到承受噴涂時(shí)的高溫和阻止熱量向樣模傳遞。 3.噴涂參數(shù)電弧功率：電弧功率是由電源所決

13、定的，它是影響模具型腔質(zhì)量的主要因素。功率小，起弧困難或斷弧，噴涂的金屬材料不能很好地熔化，影響涂層的結(jié)合強(qiáng)度。功率過大，噴涂的金屬材料易過熱，金屬微粒的表面氧化嚴(yán)重，降低噴涂層的機(jī)械性能。使用鋅合金噴涂制模材料以電弧電壓36V，電弧電流110A左右較合適。 噴涂距離：噴涂距離指噴涂制模時(shí)，噴槍嘴到樣模之間的距離。噴涂距離直接影響到噴涂層的質(zhì)量。距離過大，沖擊到樣模表面上金屬微粒的溫度和速度都將下降，動(dòng)能減小，塑性較差，涂層組織疏松，強(qiáng)度降低，沉積效率下降。距離過小，噴涂層溫度升高，模具型腔容易產(chǎn)生熱變形，影響模具精度。通過試驗(yàn)，噴嘴到樣模之間的噴涂距離以150200mm為宜。 噴涂角度：噴涂

14、角度是指電弧噴涂成形時(shí)噴嘴氣流軸線與被噴涂樣模之間的夾角。此夾角以垂直于樣模表面為最好，不得已情況下，也不應(yīng)小于45，否則會(huì)產(chǎn)生“遮蔽效應(yīng)”。 噴涂氣壓：電弧噴涂制模是利用壓縮空氣，將熔化的金屬霧化成微粒并噴射到樣模表面。因此，要求壓縮空氣具有一定的穩(wěn)定壓力，并且要保證空氣干燥、清潔，通過試驗(yàn)，我們選取了空氣壓力為0.50.6MPa。 填充基體：當(dāng)噴涂形成殼體后，利用基體材料填充加實(shí)，對(duì)殼體進(jìn)行支撐和加固?；w材料的選擇，主要是根據(jù)模具的工作條件和噴涂層的材質(zhì)不同，選擇不同的材料和工藝方法。模具對(duì)基體材料的要求，應(yīng)具有一定的強(qiáng)度，能滿足模具工作狀態(tài)的受力要求，易于成形。由于噴涂殼體形成后，其外

15、形比較復(fù)雜，基體形狀必須與涂層緊密吻合，因此，填充基體必須具有易成形的特點(diǎn)，要有一定的導(dǎo)熱性和耐熱性，同時(shí)，其導(dǎo)熱性及熱膨脹系數(shù)應(yīng)與金屬噴 涂層相近，特別當(dāng)模具工作溫度較高時(shí)，更應(yīng)注意。 鑲嵌金屬件：有些模具的某些部位有一些特殊要求，難以進(jìn)行噴涂，則可采用金屬鑲嵌件。經(jīng)噴涂的金屬鑲嵌件，在樣模取出后就直接成為模具型腔的一部分。這些特殊的部位一般是指模具上有較深的凹陷、凸起或筋條等結(jié)構(gòu)，并且凸起或凹陷的高度大于其寬度，這些部位均應(yīng)安放鑲嵌件。對(duì)于一些受力較大、磨損較重的模具部位，也可采用金屬鑲嵌的辦法，以提高模具壽命。根據(jù)模具的工作條件、受力情況等因素，選用不同的鑲嵌件材料，如鋼、鑄鐵、鋁、鋅合

16、金、銅等均可。 工藝流程工作模型表面刷涂應(yīng)力釋放劑電弧噴涂安裝模架澆注環(huán)氧樹脂與金屬粉復(fù)合材料脫模個(gè)精整。具體的可根據(jù)產(chǎn)品的要求及模具結(jié)構(gòu)情況，作適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。電弧噴涂制作模具的經(jīng)濟(jì)效果 1.電弧噴涂制作模具工藝簡(jiǎn)單。它以樣模為基準(zhǔn)，利用電弧熔化金屬，壓縮空氣使金屬霧化并噴射到樣模表面，形成模具型腔。這種方法比機(jī)械加工或電加工成形都簡(jiǎn)單，尤其是形狀復(fù)雜、機(jī)械加工難以實(shí)現(xiàn)的模具型腔，其效果更為明顯。2. 電弧噴涂制作模具的制模周期短。常規(guī)的模具加工從鑄(或鍛)件、粗加工、精加工、仿型加工、鉗工研配到模具成品，需要一個(gè)很長(zhǎng)的加工周期，某些形狀復(fù)雜的型腔模具，直接加工成形較困難，不得不采用拼接鑲嵌的結(jié)構(gòu)形式，從而使模具的設(shè)計(jì)和制造周期相應(yīng)加長(zhǎng)。采用電弧噴涂制作模具，只要有了樣模，可在很短的時(shí)間內(nèi)制作出符合要求的模具。噴涂600mm22mm的涂層僅10分鐘。制造20mm30