资源描述：
《不锈钢模具快速制造技术》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、第30卷第2期华侨大学学报(自然科学版)Vol.30No.22009年3月JournalofHuaqiaoUniversity(NaturalScience)Mar.2009文章编号:10005013(2009)02013104不锈钢模具快速制造技术张素芝,赵紫玉(华侨大学机电及自动化学院,福建泉州362021)摘要:为了解决低熔点材料电弧熔射成形模具使用性能差、寿命低等问题,提出电弧熔射成形制作不锈钢模具的方法以不锈钢材料为研究对象,研究电弧熔射过程中输入参数对飞行熔滴温度和速度的影响,分析熔滴的
2、扁平化过程,并对熔射层的硬度和孔隙率进行测试实验结果分析表明,雾化气体压力直接影响熔滴的雾化状态,熔滴飞行温度、速度,以及成形质量随着空气压力的增大,熔滴飞行速度提高,熔射层致密且氧化物质量分数减少,气孔率降低,显微硬度也大大提高熔射模的预热温度直接影响着熔滴的扁平化状态,从而影响熔射成形质量.关键词:电弧熔射成形;不锈钢模具;扁平化状态;成形质量中图分类号:TF124.39;TG142.71文献标识码:A电弧熔射成形技术具有效率高、周期短、成本低等优势,在模具快速制造方面具有很大的发展潜力.[13]目前,由于电
3、弧熔射制模所用的材料一般是锌、铝等熔点较低的金属及合金,在实际使用中耐磨性差,使用性能低,寿命在3000件以下,限制了其进一步发展.因此,对适用的高熔点材料,开发耐磨、耐蚀、高寿命的电弧熔射制模技术是十分必要的.研究表明,电弧熔射成形过程的输入参数和粒子飞行状[45]态,影响着熔滴的热传输行为及熔射层的质量.本文以不锈钢材料为研究对象,研究电弧熔射过程输入参数对飞行熔滴温度和速度的影响,以及熔射制模的工艺过程.1工艺过程电弧熔射成形制作不锈钢等高熔点模具工艺步骤,如图1所示.传统的快速低熔点金属制模法是在快速原型(Rapi
4、dPrototyping)、加工原型及实物样件上,直接喷涂金属涂层制得模具的.喷涂高硬度、高熔点的耐磨材料,可根据上述原型通过硅橡胶模具翻制耐高温的陶瓷材料熔射基模,以保证金属熔射过图1不锈钢模具熔射成形工艺过程Fig.1Processofsprayformingforstainlesssteelmould程的连续性和稳定性.背衬补强材料,可根据模具的服役条件,选用铅锡合金、锌合金及颗粒增强的树脂基复合材料.型腔熔射层的表面缺陷,可采取表面熔凝、金属的熔渗及涂覆等方法进行填补和消除,以提高模具的机械性能和表面质量.收稿日
5、期:20080203通信作者:张素芝(1968),女,工程师,主要从事快速成形制造技术的研究.Email:zhangzhs@hqu.edu.cn.基金项目:国家自然科学基金资助项目(50675071);福建省自然科学基金资助项目(2006J0165);福建省青年创新基金资助项目(2006F3084);华侨大学科研基金资助项目(06BS104)132华侨大学学报(自然科学版)2009年2熔射层质量影响因素2.1熔射工艺参数熔射电流、熔射电压及雾化气体压力,直接影响熔滴的温度、速度
6、和雾化程度,而熔射距离、熔射角度、移动速度等熔射工艺参数,对成形质量有一定影响.合理选择工艺参数,提高熔射模的散热条件,采取间歇熔射方式及熔射层风冷等措施,可有效解决熔射层开裂、起皮及原模易烧损等缺陷.采用CMDAS1620型推丝式电弧喷涂设备,输出电压为27~38V(直流),输出电流为0~300A(直流).检测设备采用Spraywatch2i型质量监控仪器(芬兰Oseir公司).2.2飞行熔滴特性雾化气体压力直接影响熔滴的雾化程度.通过收集和分析不同雾化气体压力下粒子尺寸(d)及分布状态(x),可以很好地了解熔滴的雾化
7、规律,结果如图2所示.图2表明,雾化后的熔滴呈球形,随雾化压力增大,熔滴雾化越来越充分,熔滴粒度也趋于均匀化.当雾化气体压力为750kPa时,平均粒径为35m左右,较大为59m,较小为16m,在30~50m范围内的熔滴数达67%.阳极金属丝由阴极释放的电子加热,部分电子能量转移到等离子区,使得阳极温度低,金属丝熔化慢,熔滴粗大;而阴极由正的气态离子碰撞加热,温度高,金属丝熔化快,熔滴细小.在低气压时雾化熔滴直径相差很大,随着空气压力的升高或辅以二次雾化,会使雾化熔滴细化及均匀化,有利于成形质量的提高.熔滴飞行特性直接影
8、响着熔射质量,通过输入参数的变化可以控制飞行熔滴的特性.在熔射电流为200A,电压为33V,距离为160mm,气体压力为550~800kPa的工艺参数下,进行熔滴飞行特性实验,装置如图3所示采用在线质量监测仪分别测量飞行熔滴的温度、速度和粒径变化,测试结果如图4,5所示.图
