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關(guān)鍵字： 電弧噴涂；模具；噴涂層；基體 摘　要： 將電弧噴涂技術(shù)成功地運(yùn)用到模具制作上，開辟了電弧噴涂技術(shù)應(yīng)用的一個(gè)新領(lǐng)域。利用電弧噴涂制作模具具有周期短、費(fèi)用低、效益高的顯著特點(diǎn)，尤其對(duì)一些形狀復(fù)雜、有各種裝飾花紋的型腔模具更具有明顯的經(jīng)濟(jì)效果和實(shí)用價(jià)值。

1 電弧噴涂制作模具的原理和特點(diǎn)

電弧噴涂制模技術(shù)是將兩根帶電的制模專用金屬絲通過導(dǎo)管不斷地向前輸送，金屬絲在噴槍前端相交形成電弧，金屬絲經(jīng)電弧熔化，在壓縮空氣的作用下，將熔化的金屬霧化成金屬微粒，并以一定的速度噴射到樣模表面，一層一層地相互疊加、堆積而形成高密度、高結(jié)合強(qiáng)度的金屬噴涂層，即模具型腔的殼體(或?qū)嶓w)，這層殼體的內(nèi)壁形狀與樣模表面完全吻合，從而形成了所需的模具型腔。噴涂形成的金屬殼體與其他基體材料填充加固，結(jié)合成一整體，再配以其他部件，即組成一付完整的模具。這種制模方法類似于電鑄制模，但又不完全相似。它制模工藝簡單，容易掌握，模具制作周期短，費(fèi)用低。對(duì)比制作同一形狀尺寸的鋼模，制模周期和模具費(fèi)用均可降低60%以上。

2 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�，F(xiàn)以室內(nèi)裝璜用裝飾條模具為例，說明電弧噴涂模具的基本結(jié)構(gòu)，見圖1。

1.加熱管2.鉸鏈3.模框4.鑲塊5.注射嘴

6.填充基體7.噴涂層8.制作9.銷緊卡子10.頂桿

(1)金屬噴涂層：本模具的制品為高硬度聚脂塑料制品，要求模具具有一定的強(qiáng)度、硬度、表面粗糙度及良好的導(dǎo)熱性，為此我們選用特殊的合金材料作為金屬噴涂材料，經(jīng)電弧熔化噴涂形成圖示中的模具型腔。即圖1中第7項(xiàng)噴涂層。

(2)模具基體：第6項(xiàng)為填充基體。本模具基體材料為有機(jī)粘接劑與金屬粉料混合而成，它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，完全可滿足模具的工作要求。

(3)鋼結(jié)構(gòu)件：如�？颉㈣倝K、注射嘴、絞鏈等，均采用機(jī)械加工而成，然后鑲配組合于模具上。

3 電弧噴涂模具的制模工藝

電弧噴涂模具制模工藝流程見圖2。根據(jù)產(chǎn)品的要求及模具結(jié)構(gòu)情況，工藝流程可作調(diào)整。

（1）噴涂樣模

（2）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。

（3）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。

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。

噴涂參數(shù)

①電弧功率：電弧功率是由電源所決定的，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。

②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150～200mm為宜。

③噴涂角度：噴涂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)”，如圖3所示。

④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0.5～0.6MPa。

⑤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�；�體材料的選擇，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。

⑥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。鑲嵌件的安裝如圖4所示。

1.金屬鑲嵌件2.金屬噴涂層3.樣模

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、鋅合金、銅等均可。

⑦組裝試模：電弧噴涂形成模具型腔，經(jīng)填充加實(shí)后，將樣模自型腔中脫出，并清理加工至符合要求、組裝好相應(yīng)的配件，即可形成一副完整的模具。

4電弧噴涂制模工藝應(yīng)用

現(xiàn)以PVC塑料女鞋底注塑模具為例，將電弧噴涂成形過程綜述如下：

(1)樣模是以市場選購的比較流行的PVC塑料女鞋底原件為樣模。

(2)根據(jù)產(chǎn)品要求確定模具分型面，并涂刷離型劑和脫模劑。離型劑和脫模劑應(yīng)涂刷均勻，每次涂刷應(yīng)在上次涂刷干燥后再進(jìn)行。

(3)待離型劑、脫模劑干燥后進(jìn)行第一次噴涂，形成金屬噴涂的凹模殼體。

(4)將殼體按要求找平，安裝凹�？蚣�，并澆注凹�；�體填充材料。澆注時(shí)應(yīng)注意將周邊封閉，以防澆注時(shí)滲漏出來。

(5)凝固后翻轉(zhuǎn)，在分型面樣模上涂刷離型劑和脫模劑，并在相應(yīng)部位上組裝鑲嵌金屬件。

(6)干燥后進(jìn)行第二次噴涂，形成金屬噴涂的凸模殼體。

(7)安裝凸�？蚣埽�并澆注凸�；�體填充材料，同樣注意周邊封閉。

(8)凝固后，按分型面將凸、凹模分開，取出樣模，即完成模具型腔的電弧噴涂成形。

(9)合模加工上下平面，以保證模具的平行。

(10)連接上下模板，組裝注射嘴等鋼件。

(11)上機(jī)注射成形。

5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。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。制作一副投影面積1900mm×1200mm、表面有立體裝飾花紋及以塑代木雙人床頭模具，僅用1周時(shí)間。同樣大小的一副模具，若采用鑄鋁加工的常規(guī)方法，制作了5個(gè)多月才完成。

(3)電弧噴涂模具成本低。噴涂模具所用的主要材料為噴涂金屬絲和基體填充材料。噴絲用量很少，僅為薄薄的一層，所占模具費(fèi)用比例甚微。上述床頭模具，僅用噴絲不足20kg，價(jià)值500余元，整個(gè)模具成本費(fèi)為1200多元，而常規(guī)方法所用的鑄造費(fèi)用就近7000元，整個(gè)模具成本近1.5萬元。

電弧噴涂制模是一種典型的快速制模技術(shù)，它是具有制模工藝簡單、制作周期短、模具成本低等顯著特點(diǎn)，特別適用于小批量、多品種的生產(chǎn)使用，尤其在當(dāng)前市場競爭的情況下，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。此技術(shù)將越來越受人們的重視和應(yīng)用。