第五章 金属电弧喷涂快速制模技术PPT课件
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第五章 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 5.2.2 电弧喷涂技术的主要特点
5、设备造价低，使用维护容易
电弧喷涂设备比等离子设备简单，体积小、 重量轻、设备移动容易。
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第五章 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 5.2.2 电弧喷涂技术的主要特点
（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，由截面 中心向外粒子速度呈正态分布。 （4）电弧喷涂过程中，除了电磁力外，雾化 气流的动态性能对电弧燃烧的稳定性有贡献。
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第五章 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 5.2.2 电弧喷涂技术的主要特点
第五章 金属电弧喷涂快速制模技术
内容简介：
➢ 概述 ➢ 电弧喷涂技术的原理和特点 ➢ 金属电弧喷涂快速制模材料 ➢ 电弧喷涂工艺参数对涂层结合强度分析 ➢ 电弧喷涂制模关键wk.baidu.com序研究 ➢ 电弧喷涂制模工艺应用 ➢ 电弧喷涂涂层缺陷分析与防止对策 ➢ 电弧喷涂制模特点分析
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整体概述
概况一
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第五章 金属电弧喷涂快速制模技术
5.1 概述 从20世纪60年代末到现在，该技术在国外受到
越来越多的人重视。 我国从20世纪80年代，开始研究电弧喷涂，并
研制了新一代电弧喷涂设备。最初的应用是将材料 涂到磨损报废的工件表面，恢复工件尺寸，对工件 进行修复。
将电弧喷涂用于模具制造，仅有二三十年历史。
熔点金属。 对于Zn、Al等低熔点材料，喷涂过程中，由于
热收缩产生的内应力，通过蠕变及产生微裂纹释放 以及快速原型表面回复收缩抵消，收缩应力大部分 得以消除，特别是Zn涂层，内应力基本消除。
5.2 电弧喷涂技术的原理和特点 5.2.1 电弧喷涂技术的原理
(3) 压缩空气通过喷枪 的内腔吹向吹口处已熔 化的金属，使它变为雾状， 并喷射在快速成型工件 （基底）的表面上迅速 凝固形成一层金属薄壳 （厚度一般为2mm）。
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第五章 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 5.2.1 电弧喷涂技术的原理
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第五章 金属电弧喷涂快速制模技术
5.3 金属电弧喷涂快速制模材料 金属壳与模型的结合或分离，主要取决于涂层
与模型表面之间的剪切力与剪切强度。如果剪切 应力超过界面之间的剪切强度，金属壳将与模型 发生分离。
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第五章 金属电弧喷涂快速制模技术
5.3 金属电弧喷涂快速制模材料 目前，用于模具制造的材料常采用Zn、Al等低
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第五章 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 5.2.2 电弧喷涂技术的主要特点
4、可以方便地获得”伪合金“涂层
当使用两种不同材料的喷涂丝材时，获得的 涂层是这两种材料的粒子紧密相互结合的 “伪合金”涂层，涂层中粒子之间还会存在少量 的两种材料的合金或金属间化合物。
这种“伪合金”涂层往往兼具两种组成成分的 性能而发挥独特的优越性。
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第五章 金属电弧喷涂快速制模技术
5.1 概述 将电弧喷涂技术用于模具的快速制造，主要
存在的技术难点有三个： （1）保证在原型、涂层不变形的情况下，
选择高强度、耐磨、耐压的喷涂材料； （2）选择合适的脱模剂，使涂层从基体上
顺利脱下来； （3）工艺参数科学确定
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第五章 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
概况二
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概况三
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第五章 金属电弧喷涂快速制模技术
5.1 概述 电弧喷涂是利用喷涂金属丝材端部产生的
电弧来直接熔化喷涂金属。然后用压缩空气流 对熔化的喷涂金属进行雾化、喷射，从而在原 型表面形成涂层。
3
6、喷涂效率高，节约能源，能源利用率高
电弧直接作用于喷涂金属丝的端部而用来熔化 金属，能源利用率可达90%，是所有喷涂方法中 能源利用最充分的。
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第五章 金属电弧喷涂快速制模技术
5.3 金属电弧喷涂快速制模材料 激光快速成型件一般为光固化树脂件(SL)或
纸制件(LOM)，不能承受等离子喷涂传递的热量 故常采用电弧喷涂工艺。
1、生产效率高
当喷涂电流为300A时，喷涂各种钢丝可达 每小时15Kg,喷涂锌则达每小时30Kg.
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第五章 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 5.2.2 电弧喷涂技术的主要特点
2、涂层结合强度高
电弧喷涂时喷涂金属受到高温电弧的直接加热， 电弧温度高达6000℃，粒子加热的程度远较火焰 喷涂时高。
喷涂粒子的尺寸通常又较火焰喷涂时的粒子大。 粒子的热能与动能均较高，从而获得较高的结合 强度及涂层本身强度。
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第五章 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 5.2.2 电弧喷涂技术的主要特点
3、喷涂质量容易保证
电弧喷涂时喷射出的每个粒子都是丝材被电弧 熔化所形成的微小液滴，而不像火焰或等离子喷涂 那样将固态粉末送到火焰中加热。
5.2.1 电弧喷涂技术的原理
喷涂机由喷枪、金属丝、 送丝机构和电源等构成。
(1) 左、右两股金属丝在送丝 机构的驱动下，不断经喷枪的内 腔到达前端出口处。
(2)由于通过金属丝的大电流 的作用，两股金属丝如同两个 电极，在它们尖端之间发生电弧 放电，导致金属丝熔化。
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第五章 金属电弧喷涂快速制模技术
喷涂时，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。
显然，T越高，L越小，t越长，工件表面温度 越高，但应控制不能超过快读成型件的允许工作 温度。
金属在喷涂时一般具有以下规律：
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第五章 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 5.2.1 电弧喷涂技术的原理
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第五章 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 5.2.1 电弧喷涂技术的原理
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第五章 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 5.2.1 电弧喷涂技术的原理
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第五章 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 5.2.1 电弧喷涂技术的原理
第五章 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 5.2.2 电弧喷涂技术的主要特点
5、设备造价低，使用维护容易
电弧喷涂设备比等离子设备简单，体积小、 重量轻、设备移动容易。
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第五章 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 5.2.2 电弧喷涂技术的主要特点
（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，由截面 中心向外粒子速度呈正态分布。 （4）电弧喷涂过程中，除了电磁力外，雾化 气流的动态性能对电弧燃烧的稳定性有贡献。
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第五章 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 5.2.2 电弧喷涂技术的主要特点
第五章 金属电弧喷涂快速制模技术
内容简介：
➢ 概述 ➢ 电弧喷涂技术的原理和特点 ➢ 金属电弧喷涂快速制模材料 ➢ 电弧喷涂工艺参数对涂层结合强度分析 ➢ 电弧喷涂制模关键wk.baidu.com序研究 ➢ 电弧喷涂制模工艺应用 ➢ 电弧喷涂涂层缺陷分析与防止对策 ➢ 电弧喷涂制模特点分析
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整体概述
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第五章 金属电弧喷涂快速制模技术
5.1 概述 从20世纪60年代末到现在，该技术在国外受到
越来越多的人重视。 我国从20世纪80年代，开始研究电弧喷涂，并
研制了新一代电弧喷涂设备。最初的应用是将材料 涂到磨损报废的工件表面，恢复工件尺寸，对工件 进行修复。
将电弧喷涂用于模具制造，仅有二三十年历史。
熔点金属。 对于Zn、Al等低熔点材料，喷涂过程中，由于
热收缩产生的内应力，通过蠕变及产生微裂纹释放 以及快速原型表面回复收缩抵消，收缩应力大部分 得以消除，特别是Zn涂层，内应力基本消除。
5.2 电弧喷涂技术的原理和特点 5.2.1 电弧喷涂技术的原理
(3) 压缩空气通过喷枪 的内腔吹向吹口处已熔 化的金属，使它变为雾状， 并喷射在快速成型工件 （基底）的表面上迅速 凝固形成一层金属薄壳 （厚度一般为2mm）。
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第五章 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 5.2.1 电弧喷涂技术的原理
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第五章 金属电弧喷涂快速制模技术
5.3 金属电弧喷涂快速制模材料 金属壳与模型的结合或分离，主要取决于涂层
与模型表面之间的剪切力与剪切强度。如果剪切 应力超过界面之间的剪切强度，金属壳将与模型 发生分离。
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第五章 金属电弧喷涂快速制模技术
5.3 金属电弧喷涂快速制模材料 目前，用于模具制造的材料常采用Zn、Al等低
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第五章 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 5.2.2 电弧喷涂技术的主要特点
4、可以方便地获得”伪合金“涂层
当使用两种不同材料的喷涂丝材时，获得的 涂层是这两种材料的粒子紧密相互结合的 “伪合金”涂层，涂层中粒子之间还会存在少量 的两种材料的合金或金属间化合物。
这种“伪合金”涂层往往兼具两种组成成分的 性能而发挥独特的优越性。
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第五章 金属电弧喷涂快速制模技术
5.1 概述 将电弧喷涂技术用于模具的快速制造，主要
存在的技术难点有三个： （1）保证在原型、涂层不变形的情况下，
选择高强度、耐磨、耐压的喷涂材料； （2）选择合适的脱模剂，使涂层从基体上
顺利脱下来； （3）工艺参数科学确定
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第五章 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
概况二
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第五章 金属电弧喷涂快速制模技术
5.1 概述 电弧喷涂是利用喷涂金属丝材端部产生的
电弧来直接熔化喷涂金属。然后用压缩空气流 对熔化的喷涂金属进行雾化、喷射，从而在原 型表面形成涂层。
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6、喷涂效率高，节约能源，能源利用率高
电弧直接作用于喷涂金属丝的端部而用来熔化 金属，能源利用率可达90%，是所有喷涂方法中 能源利用最充分的。
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第五章 金属电弧喷涂快速制模技术
5.3 金属电弧喷涂快速制模材料 激光快速成型件一般为光固化树脂件(SL)或
纸制件(LOM)，不能承受等离子喷涂传递的热量 故常采用电弧喷涂工艺。
1、生产效率高
当喷涂电流为300A时，喷涂各种钢丝可达 每小时15Kg,喷涂锌则达每小时30Kg.
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第五章 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 5.2.2 电弧喷涂技术的主要特点
2、涂层结合强度高
电弧喷涂时喷涂金属受到高温电弧的直接加热， 电弧温度高达6000℃，粒子加热的程度远较火焰 喷涂时高。
喷涂粒子的尺寸通常又较火焰喷涂时的粒子大。 粒子的热能与动能均较高，从而获得较高的结合 强度及涂层本身强度。
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第五章 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 5.2.2 电弧喷涂技术的主要特点
3、喷涂质量容易保证
电弧喷涂时喷射出的每个粒子都是丝材被电弧 熔化所形成的微小液滴，而不像火焰或等离子喷涂 那样将固态粉末送到火焰中加热。
5.2.1 电弧喷涂技术的原理
喷涂机由喷枪、金属丝、 送丝机构和电源等构成。
(1) 左、右两股金属丝在送丝 机构的驱动下，不断经喷枪的内 腔到达前端出口处。
(2)由于通过金属丝的大电流 的作用，两股金属丝如同两个 电极，在它们尖端之间发生电弧 放电，导致金属丝熔化。
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第五章 金属电弧喷涂快速制模技术
喷涂时，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。
显然，T越高，L越小，t越长，工件表面温度 越高，但应控制不能超过快读成型件的允许工作 温度。
金属在喷涂时一般具有以下规律：
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第五章 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 5.2.1 电弧喷涂技术的原理
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第五章 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 5.2.1 电弧喷涂技术的原理
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第五章 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 5.2.1 电弧喷涂技术的原理
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第五章 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 5.2.1 电弧喷涂技术的原理