第八章基于快速原型软模快速制造技术.pptVIP

* 压缩空气的压力以及流量直接影响金属涂层的致密程度，当雾化压缩空气的压力较大、流量较大时，熔融线材被雾化的效果好，且雾化粒子受到的加速度大，因而所获涂层结合强度最高，喷涂层表面金属颗粒细密，机械强度高；当雾化压缩空气压力较小、流量较小时，所雾化粒子的尺寸大，与基材结合的区域也就大，同时大尺寸粒子在高温时可能与基材发生钎合现象，因而也导致有较高的涂层结合强度，但所获得的涂层粗糙度值较大，喷涂层表面金属颗粒粗大，机械性能下降，影响喷涂质量。因此，在不影响热源稳定性及雾化粒子温度的情况下，应尽量选用较高的雾化压缩空气压力。图8-24为空气压力4MPa、空气流量1.2m3/min下的喷涂层表面颗粒的照片，金属颗粒比较粗大；图8-25为空气压力5MPa、空气流量1.6m3/min下的喷涂层表面颗粒的照片，金属颗粒比较细密。从两个的比较中可以看出压力与流量对表面颗粒的影响。 第三节 电弧喷涂快速模具制造技术  图 8-25 空气压力5MPa、空气流量1.6m3/min 图 8-24 空气压力4MPa、空气流量1.2m3/min 第三节 电弧喷涂快速模具制造技术  （3）喷涂距离 喷涂距离是指喷嘴到过渡基模表面的距离。喷涂距离直接影响到涂层质量和喷涂的成败。合理的喷涂距离可使金属微滴撞击过渡基模时的飞行速度最高，动能和撞击力最大，展平变形充分，微滴之间结合紧密。距离过大，金属微滴的温度和速度下降，动能减小，撞击基模时的变形小，结合强度降低，壳层内气孔率加大，组织疏松，脆性增加，沉积率降低。距离过小，过渡基模表面局部温升过快，模具型腔容易产生热变形,壳层过热，变形不均匀，热应力过大，壳层很容易隆起、翘曲和开裂，影响模具精度，导致喷涂操作的失败。试验表明，采用电弧喷涂法喷涂锌、铝等材质的涂层时，喷涂距离在150～200mm时涂层质量较好。 适中的喷涂距离可获得最大的结合强度，因为喷涂距离的大小直接影响被雾化粒子的温度和速度以及基材表面和粒子的氧化程度。合适的喷涂距离能获得最高的粒子温度和速度、最小的氧化程度，从而得到最大的结合强度。 第三节 电弧喷涂快速模具制造技术  （4）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样模之间的夹角。喷涂角度对喷涂金属的沉积率以及喷涂金属壳体组织疏松程度有很大的影响。如果喷涂角度小于45°，由于“遮蔽效应”的影响，涂层结构将急剧恶化，第一层金属微粒粘于母模表面后，这些微粒将阻碍继续喷涂的微粒，成为对微粒的尖角喷涂，结果形成空穴，导致涂层结构极其疏松。 实践表明，当喷涂角度为90°，即喷枪轴线和过渡基模表面垂直时喷涂效果最佳，喷涂金属丝利用率最高，金属沉积率最高，并且喷涂层组织致密，因此时大多数金属微滴都能与过渡基模表面进行有效撞击，动能几乎全部转化为变形，从而提高沉积效率和结 合强度。同时也可避免产生如图8-26所示的遮蔽效应。当喷涂角度为45°~90°之间时，金属沉积较高；到喷涂角度为45°以下，出现了上面所说的“遮蔽效应” 。 图 8-26 遮蔽效应 第三节 电弧喷涂快速模具制造技术  （5）喷枪移动速度 喷枪移动速度对金属壳体质量和喷涂效率的影响在一定的范围内并不明显。在一定的送丝速度下，喷枪移动速度或喷枪与工件的相对速度的快或慢，意味着单位时间内，喷枪扫过工件面积的多少或每次喷涂层的厚度，所以调节喷枪的移动速度实际上是控制每层喷涂层的厚度。每次的厚度不宜太厚，模具型腔金属壳体，厚度一般在2～3mm左右，厚度较大，必须采用多次喷涂的方法，切忌喷枪速度移动太慢。一次喷涂太厚，易产生较大的内应力，并降低了涂层与基体的结合强度。如果能在选择合理的喷涂距离的前提下，以适当的速度移动喷枪在不同的区域喷涂，就可以加强涂层散热，从而有效避免涂层的局部过热，既可保证喷涂顺利进行，又能提高涂层质量。对于尺寸较小的制品，还要采取间歇喷涂方式，以使涂层有足够的时间散热。 第三节 电弧喷涂快速模具制造技术  （6）送丝速度 送丝速度的快慢直接影响金属微滴的沉积效率和涂层及过渡基模温度。喷涂时，其大小应和热源功率相匹配，这样可确保丝材熔化速度合理，喷涂电弧稳定，金属微滴雾化均匀，射流集中，沉积效率和涂层结合强度都大大提高。 第三节 电弧喷涂快速模具制造技术  　 3．背衬工艺 　　　 喷涂壳层形成后，由于其强度有限，还不能直接用作模具，因此必须在壳层后面充填背衬材料，以支撑加固壳层。进行背衬工艺时应重点注意以下问题：①选择背衬材料时，要求背衬材料和喷涂层材料的线膨胀系数基本相同或相近，以确保外界温度变化时(尤其是工作温度较高的情况)壳层和背衬基体形变程度相当，模具