第五章 金属电弧喷涂快速制模技术.ppt

采用合理的电弧喷涂工艺参数，可 获得良好的喷涂效果，使涂层具有较高 的结合强度和耐磨性及较小的孔隙率。 电弧功率： 电弧功率是由电源电压所决定的， 它是影响模具型腔质量的主要因素。 功率过小：起弧困难，易断弧，金属丝 材熔化不良，会降低涂层的结合强度。 功率过大：电弧过于剧烈，金属丝过 热，温度过高。降低了结合强度。还可 能导致金属微滴汽化蒸发。 喷涂距离： 喷涂距离是指喷嘴到模型表面的距 离。直接影响到图层质量。 距离过小：模型表面局部温升过快，模 具型腔容易产生热变形，影响模具质量。 距离过大：金属微滴的温度和速度下 降，动能减小，结合强度降低，气孔率 增大，组织疏松。 喷涂角度： 喷涂角度是指电弧喷涂成形时喷嘴 气流轴线与被喷涂原型之间的夹角。 如果喷涂角度小于45°将会出现“遮 蔽效应”有些细节部分不能被喷到。 * 5.1 概述 基本过程 发展历史 技术难点 * 第5章 金属电弧喷涂快速 制模技术 * 5.2 电弧喷涂技术的原理和特点 主要特点 原 理 工件温度 熔滴规律 * 5.3 金属电弧喷涂快速制模材料 * 5.3 金属电弧喷涂快速制模材料 纯 铝 纯 锌 锌 铝 * 5.3 金属电弧喷涂快速制模材料 3mm 2mm * 5.4 电弧喷涂工艺参数的选择 电弧功率 喷涂距离 喷涂角度 喷涂气压 * 电弧喷涂模具的基本结构 * 电弧喷涂快速制模的发展： 20 世纪 60 年代末国外 我国从 20 世纪 80 年代 电弧喷涂快速模具制造技术 基本工艺过程是将融化的金属雾 化，高速喷射沉积于基体上，所获制 件的形状与基体相对应，是一种集材 料制备与成形于一体的制造方法。 电弧喷涂快速制模的技术难点： 喷涂材料的选择 脱模剂的选择 工艺参数的确定 一、电弧喷涂技术的原理 常用的金属丝有锌、铝、铜、镍及其合金，丝径为 2－3mm 。 二、工件温度 工件表面的温度取决于金属丝的熔 点T ，金属丝尖端与被喷涂表面之间的 距离 L 和喷涂的持续时间 t 。 高速压缩空气一方面使飞行中的熔 融金属液滴易于散热而降温，另一方 面也对涂层和基体有冷却作用。 三、熔滴规律 1.喷涂粒子的运动轨迹基本上是一条 直线。 2.喷涂粒子的运动速度与位移密切相关。 3.同一截面上的速度梯度分布曲线。 4.雾化气流的动态性能对电弧燃烧的稳 定性有贡献 四、电弧喷涂技术的主要特点 1、生产效率高、安全可靠、喷涂工件不变形 电弧喷涂的生产率正比于喷涂电流， 它的高效率表现在单位时间内喷涂金属的 用量大。 电弧喷涂技术仅使用电源盒和压缩空 气，不用氧气、乙炔等易燃气体，安全性 高，喷涂工件不变形。 三、电弧喷涂技术的主要特点 2、涂层结合强度较高、硬度高、空隙率低 熔滴加热温度和喷射速度比较高，因 此粒子的动能和热能都比较高，从而获得 较高的结合强度和涂层强度，以及较小的 孔隙率。 三、电弧喷涂技术的主要特点 3.喷涂质量容易保证。 4.可以方便地获得“伪合金”涂层。 5.设备造价低，使用维护容易，便于现场施工。 6.能源利用率高，喷涂成本低。 电弧喷涂快速制模对材料的基本要求 在满足低熔点、低收缩率的情况下， 应尽可能具有较好的力学性能和较致密 的图层组织。 若采用高熔点的材料，喷涂过程中，由于热收缩的作用，金属涂层与模型界面之间存在很大的切应力。 1.使模型发生塑性变形，影响电弧喷涂 模具的精度。 2.削弱金属涂层与模型表面的剪切强度， 使金属层剥落。 3.容易烧损模型表面，影响模具表面的 粗糙度。 目前市场上提供的材料 有铝、锌、铜、镍、不锈钢、铝青 铜、巴氏合金、复合丝等许多品种，但 高熔点金属，如钢、镍、铜等在喷涂时 涂层收缩率、热应力、孔隙率都比较大， 涂层容易开裂、翘曲、剥落，所以目前只 有低熔点的锌、铝丝材适合于模具制造。 锌、铝等涂层的性能比较 纯铝： 喷涂时有飞溅现象，不易在光滑表 面沉积，且沉积不均匀、气孔较多，所 以尽管铝涂层硬度较高，但在实际模具 中很少采用。 纯锌： 喷涂工艺性好，熔滴发散性小，易 沉积，能形成平直细密的层状组织，是 目前普遍采用的喷涂制模材料。但锌涂 层的硬度偏低。 锌-铝涂层： 采用锌铝合金和锌铝伪合金作为喷 涂材料，可以获得较高的涂层硬度和较 好的喷涂工艺性。得到的涂层力学性能 接近铝，喷涂工艺性能接近锌。 喷涂丝材的直