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结合电弧喷涂与快速原形技术快速制造钢基模具的研究

张洪兵  
【摘要】:利用电弧喷涂与快速原形(RP, Rapid Prototying)技术相结合快速制造钢基模具的技术是近年来才出现的先进模具制造技术之一。它采用电弧喷涂在由快速原形或零件实物上翻制出的中间型表面进行逐层喷涂,最终沉积为具有预定内部型腔尺寸和外观形状的模具。该项技术可以大幅度减少模具的制造周期和制造成本。与传统的靠机械加工制造模具的方法相比,其制造周期可以降低1/2以上,生产成本可以减少1/3以上。该技术在汽车、摩托车、家电、塑料等行业中具有广阔的应用前景。 通过对电弧喷涂模具沉积层的组织和性能分析,选择了多种适用于喷涂制造模具的材料,其中包括马氏体不锈钢和高碳钢材料,这些材料可获得以马氏体组织为主的沉积层组织,靠马氏体相变膨胀可以有效地抵消涂层的冷却收缩,从而可以保证模具的精度。 采用模拟计算的方法研究了喷涂粒子在冷却过程中的温度和应力变化过程和模具沉积层冷却过程中温度和应力变化,其计算结果对于预测模具的变形趋势和变形量提供了理论依据。还对模具冷却到室温后的残余应力和残余变形进行了计算,并与实际测量结果进行了对比。通过这些计算,可以大幅度降低工艺试验的工作量,并可以为模具的设计提供理论依据。 通过试验建立了电弧喷涂制造钢基模具的完整工艺流程,其主要工艺步骤包括:模具数据模型设计—RP原形设计—RP原形制作—硅胶柔性中间型制作—陶瓷刚性中间型制作—模具喷涂—型面加固—修磨及装配—模具产品。并利用这种工艺实际制造了多种汽车拉延模具和滚塑模具,在生产中获得应用,并取得了良好的经济效益。


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