电弧喷涂模具
基于RP的电弧喷涂快速制膜工艺研究
型 、 构 发 泡 以 及 其 他 一 些 注 塑 成 型 等 工 结 艺 中。
的 模具 。 涂 时 ， 件 表 面温 度取 决 于 金 属 喷 工 模具 ， 命 不 超过 数 千 件 ， 寿 为提 高金 属涂 层 丝 得 熔 点 、 属 丝 尖 端 与 被 喷 涂 表 面 之 间 金 随 着 ２ 世 纪 ８ 年 代 中期 快 速 成 型制 造 硬 度 ， 善 模 具 的使 用 寿 命 ， 国 的 Ｔ Ａ ０ ０ 改 美 ＡＦ 得 距 离 和 喷 涂 持 续 时 间 。 以 这 种 金 属 涂 而 技 术 的 发 展 ， 得 人 们 能 够 在 原 型 的 基 础 喷 涂 公 司 开 发 了一 种 类 似 科 氏合 金 （ ６． 层 作 为 模 具 的 型 腔 表 面 ， 衬 加 固 并 设 置 使 ＡＩ 背 上 在 很 短 的 时 间 内 制 造 出 产 品 的 快 速 模 ４ Ｃｕ ９ 余量 为 Ｚ ） ％， ３．％， ｎ 成分 的ＴＡＦＡ２ ４ ０ Ｍ 相应 的钢 结 构 后 就 形 成 了简 易的 快 速 经 济 具。 电弧 喷 涂 快 速 制 模 工 艺 就 是 在 快 速 原 喷涂 丝 ， 涂层 硬 度 可 以达 到Ｒｈ ２相 当于 纯 模具 。 ５（ 型（ 过 渡 基 模 ） 面上 喷 涂 金 属 微 滴 形 成 铝 ） 或 表 ２． 电弧 喷涂 制膜 工艺 ２ 金 属 壳 层 ， 过 背衬 、 置 钢 结 构 等 后 处理 通 设 工 序 迅 速 制 造 出 快 速 模 具 ， 广 泛 用 于 注 ２ 电弧喷涂制膜工艺原理 可 塑 模 、 车 覆 盖 件 拉 延 模 等 快 速 经 济 模 具 ２． 电弧 喷涂 制膜 原理 汽 １ 的 制 造 。 具 有 制 膜 工 艺 简 单 、 作 周 期 它 制
汽车尾灯灯罩电弧喷涂注射模设计
陷 ，以及如 何设 计 浇注 系 统进 行 了阐述 ［引。 ３ ｔ
１ 电弧 喷 涂 模 具 设 计
１１ 塑件分 析 ．
供 一个 形状 与模 型完 全相 反 的金属 壳 ，金 属壳 本 身 的
强度较 差 ，不能 承受 模具 工作 时 的压 力 ，因此 为了提
高 电弧喷 涂 模 具 的强 度 ，必 须 在 其 背 后 放 置 钢 制 骨 架 ，并 浇注 金属 粉末 填充 的环 氧树 脂 背衬 材料 填 充金
１２ 模具 结构 设计 ．
本 文 以设 计 汽车 尾灯灯 罩 的 电弧 喷涂 注射 模 具为
例 ，就 如何避 免塑 料熔 体 引起 背衬 材料 和金 属 壳 的塌
作者简介 ：段锡 中，男 ，１７ ９７年生 ，学士 ，助工 ，主要 研究方 向为热锻成 型 、模具 设计。ｌ ｅｙ ｏ ．ｏ ｆ ｘ ＠ｌ ｃｒ ｇ ｅ ｒ ｎ
氧树脂 背 衬 材 料 。环 氧 树 脂 背 衬 材 料 在 强 度 的 压 力 下 ，很可 能在 与钢 架 之间 的粘结 处发 生错 位 ，导致 定 模 的金属 壳与 背衬 材料 一起 往型 腔方 向塌 陷 ，甚 至使
钢架 发生 变形 ，使 得模 具发 生破 坏 。 因此 ，电弧 喷涂 模具 的设 计 与普通 的模 具设 计有 些不 同之处 。
ｉ ｔｏ ｕ ｅ ｎ ｒｄ ｃ ｄ．
Ｋｅ ｗｏ ｄ ：Ａ ｃＳ ｒｙ ｎｅｔ ｎ Ｍｏ ｌ ；ｌｍｐｈ ｄ ；Ｄｅｉｎ ｙ ｒ ｓ ｒ ｐａ ；Ｉｊｃｉ ｕｄ ａ ｓａ ｅ ｏ ｓ ｇ
电弧 喷涂制 模技 术是 一种 快速 、经 济 的模 具 制造
技术 ，受 到 了 国 内外模 具 制 造业 的重 视 － ２，成 为 快 １］ ． 速制模 技术 中一 个发 展领 域 。但是 ，电弧 喷涂 只能提
快速成形技术重点知识
快速成形重点知识2011.05.031.快速成型的原理：叠加原理。
2.快速成型建立的理论基础：新材料技术、计算机技术、数控技术、激光技术。
3.四种快速成型工艺的比较如下：4.四种成型工艺的介绍。
（1）液态光敏聚合物选择性固化，光固化成型工艺（SLA）.①原理：叠加原理。
②成型系统组成及作用：a激光器→产生激光；b液槽→盛放光敏树脂；c刮刀→保证每层厚度均匀，使新的一层树脂迅速、均匀的涂覆在已固化的层上。
④支撑的作用：a支撑原型件的悬臂或中空结构；b使原型件坚固地黏在底座。
⑤成型所用的材料：液态光敏树脂（由齐聚物、光引发剂、稀释剂组成）（2）薄形材料选择性切割，叠加实体成型工艺（LOM）①原理：叠加原理。
②实质：采用激光束和薄层材料生成任意形状三维物体的方法。
③成型系统组成及作用：a激光器→切割作用；b热压辊→给胶提供能量和施加压力；c可升降工作台→控制成形工件的升降。
④成形的原材料：纸和胶。
⑤对纸的要求：a抗湿性好，保证不会因时间过长而吸水，进而保证在热压过程中不会因水分的损失而变形；b良好的浸润性，保证良好的涂胶能力；c抗拉强度好，保证在加工过程不被拉断；d收缩率小，保证在热压过程不会因水分的损失而变形，剥离性好，稳定性好。
⑥对胶的要求：a良好的热熔稳定性；b在反复的热熔-固化条件下，有好的物理和化学稳定性；c熔融状态下对纸有好的涂挂性和黏结性；d与纸具有足够的黏结强度；e良好的废料剥离分离性能。
⑦涂布工艺：包括涂布形状和涂布厚度。
⑧原型的制作过程主要的两个变形是：热变形和湿变形。
⑨成型所用材料：薄形材料（纸、塑料）、粘结剂（胶）、涂布工艺。
（3）丝状材料选择性熔覆，熔融沉积造型（FDM）①原理：叠加原理。
②成型系统：硬件系统、软件系统、供料系统。
其中供料系统主要有主动辊、从动辊和导向套、压板等。
③支撑结构包括水溶性支撑和易剥离性支撑。
④成型所用材料：低熔点的丝状材料。
（4）粉末材料选择性激光烧结（SLS）①原理：叠加原理。
基于RP的电弧喷涂快速制膜工艺研究
基于RP的电弧喷涂快速制膜工艺研究摘要:快速原型制造技术在产品设计和制造领域能显著缩短产品投放市场周期,降低成本,提高质量,增强企业竞争力。
基于此技术发展起来的电弧快速模具制造技术,可以快速高精度制作复杂模型,近年来得到广泛应用。
本文主要介绍其工艺过程,并通过实验对工艺参数进行优化处理。
关键词:快速原型电弧喷涂快速制膜电弧喷涂制膜的思想起源于20世纪60年代提出的净行热喷涂成型(Net—shape thermal spray forming),基本过程是将熔化的金属雾化,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,可广泛用于塑料加工中的反应注塑成型、吹塑成型、结构发泡以及其他一些注塑成型等工艺中。
随着20世纪80年代中期快速成型制造技术的发展,使得人们能够在原型的基础上在很短的时间内制造出产品的快速模具。
电弧喷涂快速制模工艺就是在快速原型(或过渡基模)表面上喷涂金属微滴形成金属壳层,通过背衬、设置钢结构等后处理工序迅速制造出快速模具,可广泛用于注塑模、汽车覆盖件拉延模等快速经济模具的制造。
它具有制膜工艺简单、制作周期短、模具成本低等显著特点,为产品的更新换代提供了一个全新的制膜方法和捷径,越来越受到人们的重视和应用。
本文在RP原理基础上研究电弧喷涂快速制膜工艺过程,并对其参数进行优化处理。
1 电弧喷涂快速制模工艺研究的基础电弧喷涂快速制模的关键在于基体模型表面金属壳的形成,特别是高硬度金属壳,直接关系到模具寿命及应用范围。
目前电弧喷涂快速制模材料大多采用Zn丝,电弧喷涂模具由于硬度较低,主要用作注塑模具,寿命不超过数千件,为提高金属涂层硬度,改善模具的使用寿命,美国的TAFA喷涂公司开发了一种类似科氏合金(Al6.4%,Cu3.9%,余量为Zn)成分的TAFA204M喷涂丝,涂层硬度可以达到Rh52(相当于纯铝)。
2 电弧喷涂制膜工艺原理2.1 电弧喷涂制膜原理图1是电弧喷涂原理图,电弧喷涂制膜技术是将两根带电的制膜专用金属丝不断向前输送,利用两根金属丝端部短路产生的电弧使丝材熔化,用压缩气体把以熔化的金属雾化成微滴,并使其加速,以很高的速度喷射到样模表面,一层一层地相互叠加、堆积而形成高密度、高结合强度的金属喷涂层,即模具型腔的壳体(或实体),这层壳体的内壁形状与样模表面完全吻合,从而形成了所需的模具型腔。
模具制造技术演示9
一、直接制造模具 (一)利用SLS工艺制造金属模
1．金属粉末大功率激光烧结成型技术 2．混合金属粉末激光烧结成型技术 3．金属一树脂粉末激光烧结成型法
3D—P法原理
六、固基光敏液相法
固基光敏液相法又称SGC法，其工艺原理如图9-9 所示，一层的成型过程由五步来完成：添料；掩膜紫外光 曝光；清除未固化的多余液体料；向空隙处填充蜡料；磨 平。掩膜的制造采用了离子成像技术，因此同一底片可以 重复使用。由于过程复杂，SGC成型机是所有成型机中最 庞大的一种。
电解加工成形原理
3．电解加工的特点
（1） 表面质量好 加工过程中不存在宏观切削力， 没有切削热的作用，所以，加工表面无残余应力和飞边、 毛刺、变质层等，可加工任何硬度、强度、韧性的金属材
此类模具一般先用快速成形技术制作零件原型，然后 根据该原型翻制成硅橡胶模、金属树脂模和石膏模；或对 快速成形技术制作的原型进行表面处理，用金属喷镀法或 物理蒸发沉积法镀上一层低熔点合金或镍来制作模具。
1．硅橡胶模具材料及特点
制模用硅橡胶为双组分液体硅橡胶，分为缩合型和加 成型两类。
缩合型模具硅橡胶的主要组分包括：端基和部分侧基 为羟基的聚硅氧烷（生胶）、填料、交联剂和硫化促进剂。 缩合型模具硅橡胶的抗剪强度较低，在模具制造过程中易 被撕破，因此很难适用于那些花纹深、形状复杂的模具。
2、快速成形技术的应用特点
（1）设计者受益 （2）制造者受益 （3）推销者受益 （4）用户受益
9.1.4快速成形技术在模具中的应用
《快速成形技术》预测试题
《快速成形技术》预测试题2011.04.21一、名词解释（5×2=10）1.喷涂距离：2.喷涂角度：3.遮蔽效应：4.近似处理：5.后固化：二、填空题（20×1=20）1.快速成型技术建立的理论基础：、、、。
2.快速成型的全过程包括三个阶段：、、。
3.光固化成型工艺中用来刮去每层多余树脂一的装置是。
4.用于FDM的支撑的类型为：和。
5.熔融沉积制造工艺原材料供应系统包括：、、。
6.叠层实体制造工艺涂布工艺包括和。
7. FDM快速成形的系统组成包括、、。
8. LOM技术原型制作过程主要有和两种变形。
三、选择题（10×2=20）1、叠层实体制造工艺常用激光器为（）。
A、氦－镉激光器；B、氩激光器；C、Nd：YAG激光器；D、CO2激光器。
2、四种成型工艺不需要激光系统的是（）。
A、SLA；B、LOM；C、SLS；D、FDM。
3、四种成型工艺不需要支撑结构系统的是（）。
A、SLA；B、LOM；C、SLS；D、FDM。
4、光固化成型工艺树脂发生收缩的原因主要是（）。
A、树脂固化收缩；B、热胀冷缩；C、范德华力导致的收缩；D、树脂固化收缩和热胀冷缩。
5、就制备工件尺寸相比较，四种成型工艺制备尺寸最大的是（）。
A、SLA；B、LOM；C、SLS；D、FDM。
6、四种成型工艺中，可生产金属件的是（）。
A、SLA；B、LOM；C、SLS；D、FDM。
8、就制备工件成本相比较，四种成型工艺制备成本最大的是（）。
A、SLA；B、LOM；C、SLS；D、FDM。
9、在电弧喷涂工艺中喷涂角度最佳的是（）。
A、0°；B、45°；C、90°；D、180°。
10、下列模具制造工艺中，只能生产塑料件的工艺是（）。
A、环氧树脂工艺；B、硅橡胶模具制造工艺；C、电弧喷涂工艺；D、低熔点金属模工艺。
四、判断并改错（10×1.5=15）1、SLS周期长是因为有预热段和后冷却时间。
基于叠层实体快速成型的电弧喷涂制模技术
３ 电弧 喷 涂 制模 工 艺 过 程
电弧喷涂 制模 技术 的工 艺过 程大致 可分 为模 型预处 理、 喷涂 、 浇注背衬材料和脱模处理 ４个部分 。
１ 叠层 实体 快速 制作 零件 原 型
叠层实体制造技术 （ Ｏ 是 几种最成 熟的快速 成型制 Ｌ Ｍ）
造 技 术 之 一 。叠 层 实 体 制 造 技 术 多 采 用 纸 材 ， 本 低 廉 ， 成 制 造 精度 高 ， 且 制 造 出 来 的 木 质 原 型 具 有 外 在 的 美 感 和 一 些 而 特殊 的优 点 。 图 １ 叠 层 实 体 制 造 技 术 的原 理 简 图 ， 由计 为 它 算机 、 材料存储及送料 机构 、 粘压 机构 、 光 切割 系统 、 原 热 激 可 升 降 工作 台 、 控 系统 和 机 架 组 成 。其 中 ， 算 机 用 于 接 数 计
中国材料科技 与设 备（ 双月刊）
基于叠层实体快速成型 的电弧喷涂制模技术
２１ 年 ・ ３ ０１ 第 期
基 于 叠 层 实 体 快 速 成 型 的 电 弧 喷 涂 制 模 技 术
张 蓉 ，梁 靖 ， 玛 丽 王
（ 南工学院 ， 南 湖 湖 衡阳 ４ １０ ） ２ １ １
摘 要 ： 绍 了基 于叠 层 实体 快 速 成 型 的 电弧 喷 涂 模 具 技 术 的基 本 原 理 及 特 点 ， 详 细 地 介 绍 了叠 层 实 体 快 速 成 型 的 电弧 介 较
采用 小 的功 率 ， 止 金 属 沉 积 不 均 匀 ，导 致 翘 曲 、 裂 等 。 防 开 当涂 层 厚 度 达 到 ０ ５ ． ｍｍ 时 ， 加 喷 涂 功 率 。这 样 可 以 方 便 增 地 制 造 “ 合 金 ” 层 ， 涂 层 与 基 体 结 合 强 度 可 达 伪 涂 喷
电弧喷涂快速模具制造技术
5.2电弧喷涂快速制模工艺
电弧喷涂制模工艺流程
电弧喷涂制模工序 1、模型准备 2、在模型上喷涂金属 3、制作模具框架 4、浇注模具的填充材料 5、脱模、后序加工处理
电弧喷涂制模工艺流程图
金属电弧喷涂快速制模材料 电弧喷涂模具的材料一般应选用Zn、A1等低熔点 金属，因为低熔点合金的力学性能一般不高。金 属喷涂模具主要应用于新产品开发及小批量生产。
6、涂刷模具胶衣树脂 、
把原型和模框放置在平板上(图 6-2)，原型和模框之间 的间隙要调整均匀。将模具胶衣树脂按一定的配方比 例，分别与促进剂、催化剂、固化剂混合搅拌均匀， 即可用硬细毛刷等工具将胶衣树脂刷于原型表面，一 般刷 0.5~0.2mm厚即可。
7、浇注凹模 、
当表面胶衣树脂开始固化但还有黏性时(一般为 30min)， 将配制好的金属环氧树脂混合料沿模框内壁(不可直接 浇到型面上)缓慢浇入其中的空间。
• 3. 模具综合性能好
与非金属材料模具(如金属粉树脂模)相比， 表面硬度、耐磨性、粗糙度等性能大幅度提 高。
• 4. 电弧喷涂制模成本低
•5、缺点 、
① 形成金属薄壳时会在薄壳内产生很高的张应力。 为此，可在喷涂的同时进行喷丸处理。Fh于钢丸 撞击金属薄壳，诱发压应力，从而抵消薄壳内的 张应力。 ② 难以喷涂窄槽和小孔的内表面。为此，可先用铝、 黄铜制作窄槽或小孔状的嵌块，并将其固定在基 底相应的位置上，然后围绕这些嵌块进行喷涂。 在后续工序中，即使移去基底，嵌块也能良好地 固定在金属薄壳上，并且其强度比薄壳好。 ③ 喷涂层的金属组织结构不够致密，有疏松小孔， 影响强度和密封性。
思考题
• 1. 了解金属树脂模具的特点。 • 2. 了解金属环氧树脂模具浇注的工艺步骤。 • 3. 了解金属环氧树脂制模方法中常见的质 量问题和解决方法。
电弧喷涂法制作钢基塑料模具初探
其 应用 范 围将不 断 拓宽 】 。
１ 塑 料 模 、 胶 模 快 速 制 造 技 术—— 橡
投 资风 险 ， 为 企业 赖 以 生 成 存 的关键 。近 年来 ， 制造 业 市 场 的制 造 战 略重 点 正
在发 生从成 本与质 量到 时问与 响应 的重大转 移 。快
速将 多样化 的产 品推 向市场是 制造商 把握市场 先机 而求 生存 的重 要保 障 ， 速 响应 制 造 已成 为 国 际研 快 究 的热 点 ， 应运 而生 的快速成 形 、 速制模 等快 速制 快 造 技术 为企业提 高竞 争力 提供 了一 种 先进 的手 段 。
ａ ａ ｅ ｉｌｏｆｅｅ ｔｉ ｒ ｓ ａ ｎ ｎｄ ｍ ｔ ｒａ ｌｃ ｒｃ ａ ｃ ｐｒ ｙｉｇ． Ｉ ｓ ｎｕｍ ｅ ａ ｅ ｈｅ ａ ｌｃ ｔｏ ｅ ｍ ｐｌ ｌ ｃ ｒｃ ａ ｃ ｓ ｒ ｙｎｇ ｒ ｐｉ ｏｌ ｎ ｎ ｔ ｅ ｔａｌｏ ｅ ｒ ｔ ｓ ｔ ｐｐ ｉａ ｉｎ ｘａ ｅ ｏｆｅ ｅ ｔ ｉ ｒ ｐ ａ ｉ ａ ｄ ｍ ｄｉｇ ｉ ｈ ｓ ｅ ｂ ｔ ｍ ｏｄ ｅ ｌ ｔ ｔｏｎ． Ｍ ｅｔｌｓ ａ ｏｌ ｎｇ ｈａ ｈｅｆ ａ ｕ ｅ ｆｓｍ ｐｌ ｒ ｃ ｓ ，ｓ ｒ ａｎ ａ ｔ ｒｎ ｒｏｄ，ｌ ｗ ｏ ｔ ｈｏ — ｏｔｏ ｍ ｌ ｘｐｏｉａ ｉ ａ ｐｒ ｙ ｍ ｄｉ ｓｔ ｅ ｔ ｒ ｓｏ ｉ ｅ ｐ ｏ ｅ ｓ ｈｏ ｔｍ ｕｆ ｃ ｕ ｉｇ ｐｅ ｉ ｏ ｃｓ，
摘 要 ： 于 快 速 成 形 的 方 法 制 造 各 类 快 速 模 具 已成 为 ＲＰ 基 ＆Ｍ 应 用 的 热 点 问 题 。 介 绍 了金 属 喷 涂 制 模
法的原理 和特 点、 电弧 喷涂快速 模具 制作 的工 艺过 程 、 喷涂 所 用设备 和材 料 ， 列举 了金 属 喷涂 制模 法在鞋 底 模 具开发 中的应 用 实例 。金属 喷涂 制模法 具有 工艺简 单 ， 制模 周期短 ， 成本低 ， 复型性好 等特 点 ， 适合 于新产
电弧喷涂机工作原理
电弧喷涂机工作原理
电弧喷涂机是一种利用电弧高温熔化工件表面，并以高速喷射方式涂覆涂料的设备。
它主要由电源系统、喷涂枪、涂料供给系统和控制系统组成。
电弧喷涂机的工作过程如下：首先，将喷涂枪的电极与工件表面保持一定距离，然后通过电源系统提供的电源将电弧产生在电极与工件表面之间。
电弧产生的高温将工件表面局部熔化，使之形成一层液态金属池。
同时，喷涂枪通过供涂料的系统将涂料送入电弧区域的高温区，使涂料熔化并与金属池混合。
接着，通过喷涂枪的喷嘴，将熔化的金属池和涂料以高速喷射的方式喷到工件表面。
喷涂过程中，电弧的高温促使涂料中的溶剂和挥发物质迅速蒸发，形成均匀的涂层。
喷涂完成后，电弧停止，金属池冷却凝固，形成一层坚固的涂层。
工作原理的主要特点如下：电弧喷涂机利用高温电弧将工件表面熔化，涂料与金属池混合后喷射到工件表面，在高温和高速的条件下形成均匀的涂层。
这种方法适用于各种金属和合金，能够提供高质量的涂层，具有良好的附着力和耐磨性。
同时，电弧喷涂机的工作速度较快，可实现自动化生产，提高生产效率。
电弧喷涂原理
电弧喷涂原理电弧喷涂是一种常用的表面涂层技术，通过高温电弧将喷涂材料熔化后喷涂到工件表面，形成一层坚固的涂层，具有优异的耐磨、耐腐蚀和耐高温性能。
电弧喷涂原理是指电弧喷涂过程中所涉及的物理、化学原理，下面将详细介绍电弧喷涂的原理。
首先，电弧喷涂的原理基于电弧放电现象。
在电弧喷涂设备中，通过电源提供高压电流，使喷涂枪内的喷涂材料产生电弧放电。
电弧放电是一种高温、高能的放电现象，能够使喷涂材料瞬间熔化并喷射到工件表面，形成均匀致密的涂层。
其次，电弧喷涂原理还涉及熔化喷涂材料的物理过程。
在电弧放电的作用下，喷涂材料受热迅速熔化，形成熔融状态的液体金属或合金。
这些熔化的喷涂材料在电弧的推动下，以高速喷射到工件表面，形成涂层。
此外，电弧喷涂原理还包括涂层与基材之间的结合机制。
由于电弧喷涂过程中，涂层材料以高速喷射到基材表面，与基材发生瞬间的冷却和凝固，形成了一种机械结合和冶金结合相结合的复合结合方式。
这种结合方式使得涂层与基材之间具有很高的结合强度和附着力。
最后，电弧喷涂原理还涉及喷涂材料的化学成分和物理性能。
喷涂材料的化学成分和物理性能对涂层的质量和性能起着决定性的作用。
不同的喷涂材料具有不同的熔点、硬度、耐磨性、耐腐蚀性等性能，因此在实际应用中需要根据工件的要求选择合适的喷涂材料。
综上所述，电弧喷涂原理是基于电弧放电现象，通过熔化喷涂材料形成涂层，并通过机械结合和冶金结合与基材结合，最终形成具有优异性能的涂层。
电弧喷涂技术已广泛应用于航空航天、汽车制造、电力等领域，为工件提供了保护、修复和功能化的表面涂层，具有重要的应用价值。
电弧喷涂的原理(实操分享)
电弧喷涂的原理电弧喷涂是利用两根连续送进的金属作为自耗电极，在其端部产生电弧作为热源，利用压缩空气将熔化了的丝材雾化，并以高的速度喷向工件表面形成涂层的一种热喷涂方法。
喷涂时，两根丝状金属喷涂材料通过送丝装置均匀连续的分别送进电弧喷涂枪中的导电嘴内，导电嘴分别接电源的正负极并保证两根丝材在未接触前的可靠绝缘。
当两根金属丝材端部由于送进而相互接触时，发生短路而产生电弧，使丝材端部瞬间熔化，压缩空气将熔融金属熔化成微熔滴，以很高的速度喷射到工件表面，形成电弧喷涂层。
2电弧喷涂工艺的特点电弧喷涂作为一种新型的热喷涂方法，有许多显著的优点。
2.1涂层结合强度较高、硬度高、孔隙率低电弧喷涂时，熔滴温度可达6000℃以上，微熔滴加热温度、喷射速度都比火焰喷涂时高，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。
试验证明，电弧喷涂的结合强度约是火焰喷涂层的2.5倍。
电弧喷涂形成的涂层硬度要比喷涂材料高30％－80％。
电弧喷涂涂层的孔隙率小于8％，低于火焰喷涂所得的涂层的孔隙率。
2.2生产率高、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。
试验证明：喷涂电流为300A时，喷Zn效率可达30kg/h，喷Al可达10kg/h。
电弧喷涂技术仅使用电源和压缩空气，不用氧气、乙炔等易燃气体，安全性高，喷涂工件不变形。
2.3能源利用率高，电弧喷涂的节能效果十分突出，能源利用率显著高于其他喷涂方法，而能源费用降低50％以上。
2.4使用维修方便、便于现场施工电弧喷涂设备体积小、重量轻、移动方便、易损件少，维修方便，易于现场施工。
3电弧喷涂设备及材料3.1电弧喷涂设备电弧喷涂设备由电弧喷涂枪、控制箱、电源、送丝装置及压缩空气系统等组成。
(1)电弧喷枪电弧喷枪是电弧喷涂设备的关键装置。
其作用是将连续送进的丝材在喷枪前部一定的角度相交，由于丝材各自接于直流电源的两极而产生。
电弧喷涂技术
电弧喷涂技术电弧喷涂技术是80年代兴起的热喷涂技术，应用领域非常广泛，受到许多部门的重视。
虽然国外从60年代就开始推广电弧喷涂技术，但真正广泛用于工业领域也是80年代才开始。
我国开始推广电弧喷涂技术是90年代初期，从1996年以后才受到各地政府及大型国家重点工程的重视。
如三峡工程、广船国际、港口各种储罐、电力工程铁塔等等。
一、电弧喷涂原理电弧喷涂是以电弧为热源，将熔化的金属丝用高速气流雾化，并以高速喷到工件表面形成涂层的一种热喷涂工艺。
喷涂时，两根丝状金属喷涂材料用送丝装置通过送丝轮均匀、连续地分别送进电弧喷枪中的两个导电嘴内，导电嘴分别连接电源正负极，并保证两根金属丝之间在未接触之前绝缘。
当两根金属丝端部相互接触时产生短路而形成电弧，时金属丝端部瞬间熔化，此时利用压缩空气把熔化的金属雾化，形成金属微熔滴，以很高的速度喷射到工件表面上，产生金属涂层。
二、电弧喷涂的技术特点a) 电弧喷涂的优点突出表现在其涂层所能达到的高强度和优异的涂层性能。
应用电弧喷涂技术，可以在不提高工件表面温度、不使用贵重打底材料的情况下获得高的结合强度。
一般电弧喷涂的结合强度可以达到20MPa以上是氧乙炔火焰喷涂的4~6倍。
最近大庆某工程公司在为国家某重点工程投标时，专门测验了电弧喷涂的结合强度。
用Φ40的Q235圆钢，切断后将两个断面磨平，经过喷砂处理，使粗糙度达到Sa2.5级以上，然后将其中一个断面用电弧喷涂方式喷锌，厚度为0.10~0.15mm，将另一个断面涂上强力胶水，与喷锌层断面相粘结，等胶水完全干燥后上拉力试验机，测得结果为：共用10根圆钢试样，平均结合强度为13.7吨，最小的为10.6吨，最大的为15.2吨，也就是平均结合强度为21.8MPa，最小的为16.9 MPa，最大的为24.2 MPa。
由于锌涂层属于比较软的涂层，其结合强度要低于不锈钢等硬质金属。
b) 电弧喷涂的高效率表现在单位时间内喷涂金属的重量大。
电弧喷涂
c. 铜及铜合金
纯铜主要用作电器开关和电子元件的导电喷涂层及塑像、工艺品、水 泥等建筑物表面的装饰喷涂层。 铝青铜的结合强度高,抗海水腐蚀能力强,并具有很好的耐腐蚀疲劳和 耐磨蚀性。主要用于修复水泵叶片、气闸阀门、活塞、轴瓦,也可以 用来修复青铜铸件及装饰喷涂层。
d. 镍及镍合金
镍合金中用作喷涂材料的主要为镍铬合金。这类合金具有非常好的抗 高温氧化性，可在850℃的高温下使用，是目前应用很广泛的热阻材 料。镍铬合金被大量用作耐腐蚀及耐高温的涂层。
• 4.电弧喷涂快速制模技术
• 现代工业中塑料制品应用领域日益扩大,塑料制品换型十 分频繁,要求缩短制造周期,许多企业需要快速、经济的模 具制造技术。电弧喷涂具有生产周期短、制模成本低,原 形尺寸不受限制,尤其适用于难以机械加工,图形复杂。
总结
• 随着对电弧喷涂设备的改造，新喷涂材 料的不断出现，涂层质量的提高，使电弧 喷涂在中国的应用范围越来越广泛。
主要有以下7种：
• 锌及锌合金 • 铝及铝合金 • 铜及铜合金 • 镍及镍合金
• 钼
• 管状丝材
• 封孔剂材料
电弧喷涂材料
• a. 锌及锌合金 • b.铝及铝合金
一般以Al-Zn、Al-Mg、Al-Zn-Si等合金的形式应用 较多。铝合金用于化工大气、海洋上的钢结构和舰船 防腐,效果较好。铝还可以作耐热喷涂层。铝在高温下, 能在铁基体上扩散,与铁形成抗高温氧化的Fe3Al,从而 提高了钢材的耐热性。在木头上喷铝,可获得强度高、 耐腐蚀的铝合金门窗。 在铝及铝合金中加入稀土元素不仅能提高涂层的结合 强度而且能降低孔隙率，铝可以用作耐热喷涂层。 锌涂层已广泛应用于室外露天的钢铁构件，如：水闸 门、桥梁、铁塔和容器等。多用于建筑及钢结构的防 腐,像混凝土中的钢筋就是用锌作喷涂层。
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快速成型技术及应用
2）脱模剂涂好进行喷涂制造，在喷涂时要注意： 环境的控制，注意防止灰尘； 喷涂厚度的控制，厚度过厚浪费材料，而且会 带来内应力，过薄力学性能不够，厚度一般为23mm； 均匀性控制 控制厚度一般是通过移动喷枪来达到，移动速度 快，厚度薄，移动速度慢，厚度就厚。
3、喷涂距离 定义：指喷抢的喷嘴到基体或过度基模表面的距 离。
距离越大，喷涂的金属颗粒的动量越到，和基体 的结合强度好，力学性能好；反之，则结合不致 密，力学性能差。
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4、喷涂角度 定义：指喷嘴气流轴线与喷涂基模之间的夹角。
喷涂角度小于45°时会产生遮避效应，很多地
5、在模型表面喷涂金属，选择最佳喷涂参数， 保持喷枪的连续运动，保证涂层厚度均匀，同时 注意枪的运动速度，从而保证一定的厚度，涂层 的厚度一般为2-3mm.
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6、制作型框，电弧喷涂模具一般要有骨架结构， 采用浇注成型，在浇注前要制作型框，型框的大小 按模具工作强度要求确定。
3、常用材料
用于电弧喷涂的材料通常有铝、锌、铜、镍等。
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4、材料形状：丝状材料，一般直径为2mm,3mm 两种，直径的不同，喷涂效果不同，采用3mm大 直径的丝材，在喷涂过程中，熔滴颗粒很大，涂 层组织粗大，空隙多，涂层力学性能不佳，一般 选用2mm丝，但在拉丝过程中工序困难。
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四、电弧喷涂模具结构及制作工艺
1、电弧喷涂模具结构 基本结构分为三部分：金属喷涂层，背衬层，钢 结构部分。 金属喷涂层：在喷涂过程中熔融金属冷却后形成 的部分，厚度一般为2-3mm，也是电弧喷涂模具 主要工作部分，是影响其生产产品质量好坏主要 部分。
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电弧喷涂模具起源于20世纪60年代，主要是为了满 足金属模具的生产需要。由于传统的金属模具制备周 期长，成本高，满足不了市场需要。而随着快速成型 技术的发展，电弧喷涂快速制模也发展起来。
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二、电弧喷涂制模原理及特点
1、原理：电弧喷涂快速制模是利用金属喷涂原理 制备模具的方法，将两根金属丝作为自耗性电极， 利用两根金属丝端部短路产生的电弧使丝熔化， 用压缩气体把熔化的金属雾化成微滴，并加速， 以很高的速度沉积到基体表面形成涂层。
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六、电弧喷涂模具的应用
和硅橡胶模具相同，也是生产浇注产品，但浇注 的温度比硅橡胶模具的温度高，可以生产金属产 品。
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思考题：如图所示，图中零件为塑料零件，请 利用你所学快速制造模具知识，设计出能生产 该零件的快速模具，写出该快速模具制造的工 艺过程。
在制作电弧喷涂模具过程中，为什么要生产硅 橡胶模具？
解答
主要是为了节约成本，如果直接用RP技术制 作的RP原型进行喷涂，由于喷涂是高温，对 原型的伤害很大，导致变形，寿命不长，而用 RP原型生产硅橡胶模具，再用硅橡胶模具生 产喷涂用的基模，会大大降低生产用的成本。
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4、模型的准备，在喷涂之前在模型表面涂刷脱 模剂（作用：对喷吐到模型表面的金属颗粒有粘 结作用，防止颗粒立刻脱落；其次起到隔热作用， 防止模型过热变形）
方喷涂不到
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喷涂角度90°，既喷抢和基模垂直时，喷涂效果 最佳。
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5、喷抢移动速度 主要影响涂层的厚度，要求厚度一般是2-3mm， 移动速度快，厚度薄，力学性能满足不了要求， 反之，厚度厚，材料浪费，还会产生内应力。 6、送丝速度 和喷枪的移动速度匹配。
快速成型技术及 应用
张汪年 zwn2003@
上讲内容回顾
硅橡胶快速模具 1、模具制备工艺过程； 2、模具制备过程中注意事项； 3、经济型硅橡胶模具制备工艺过程； 4、硅橡胶模具的应用
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第五章 快速模具制造
电弧喷涂模具制造
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一、电弧喷涂模具的起源
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3）背衬层制作： 背衬层一般是通过浇注工艺完成，在浇注前要混 合好浇注材料，浇注材料一般选用金属粉末和树 脂粉末的混合物，加水混合后浇注，硬化得到背 衬层。
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4）钢结构的制作：刚结构起到固定安装模具的作 用，一般是金属材料。
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1) 喷涂母模预处理；要成功将金属喷涂到母模表 面，要对母模进行一定的处理，要求其清洁无污 染、气密性好，所以要先抛光，涂防护剂。 防护剂的要求： 脱模性能好，粘度适中； 耐热性好，不分解； 不污染模具和制品； 常用脱模剂用聚乙烯醇
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对一些特殊的结构通常还要放置金属件
7、浇注填充材料，选择填充材料时，要选较 高的导热率和较低的凝固收缩率材料，（原 因？） 8、脱模，后处理。
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三、电弧喷涂设备及材料
1、设备
电弧喷涂工作一般由喷涂电源、送丝机构、喷枪 和压缩空气组成
2、材料
用于电弧喷涂的材料，要求熔点低，收缩率低， 同时要求具备很好的力学性能和致密的涂层组 织。
五、喷涂参数选择和控制
喷涂参数主要有：电压、压缩气体气压、喷涂距 离、喷抢移动速度等。
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1、电源功率和喷涂电流 电源功率由电源电压大小决定，要求功率平稳， 保证金属丝能良好熔化。 功率小，金属丝不能完全熔化，和原型结合强度 达不到要求；功率过大，熔化温度过高，能源浪 费，而且会导致金属丝过热。
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2、压缩空气压力和流量（压缩空气的作用？） 压缩空气压力以及流量大小直接影响涂层的致 密程度，压力、流量大，金属丝熔化后以很大 的速度喷射到基体表面，结合的强度大，且涂 曾颗粒细小致密； 压力、流量小金属颗粒的速度小，结合强度不 够，力学性能达不到要求。
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↓ ←喷涂 ←过度基模 ←硅橡胶模具 ↓
后处理 → 钢结构 → 安装调试
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1、RP原型制作，利用RP技术制作原型，经 过后处理，得到高精度的原型。
2、利用RP原型制作硅橡胶模具，制作过程和 硅橡胶过程相同。 3、利用硅橡胶模具生产过度基模。
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思考题
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2、特点： （1）工艺简单； （2）制作周期短； （3）制作成本低； （4）具有金属模具特点。
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三、制作工艺流程
三维CAD模型 → 背衬
STL文件→ RP原型 → 后处理
背衬层：由于金属层的厚度很薄，力学性能差， 无法单独承受成型压力，所以在金属喷涂层的表 面加背衬层。
背衬层一般是由填充材料直接填充完成，厚度较 大，主要起支持作用和增加强度作用。 钢结构部分是电弧喷涂模具的最外面部分，一般 有金属材料制作，主要起到安装固定作用。
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2、电弧喷涂模具生产工艺过程