第五章 金属电弧喷涂快速制模技术(2)

3/26/20243/26/20243/26/20243/26/20243/26/20243/26/2024喷涂母模预处理：

喷涂前清洁处理处理尖角和大平面放置金属辅助嵌件侧面开孔浇口和浇道喷涂前的清洁处理：如果被喷涂的模型是木模，应先将木模进行清洁处理，然后在木模上涂上一层耐高温蜡层。处理尖角和大平面：避免尖角，必须在大平面的圆周安装工艺筋或加工工艺槽。放置金属辅助嵌件：又深又窄的模型型腔，在这种型腔内喷涂，可能会造成排气困难，在型腔底部形成之前，大量的金属积物将在型腔口筑成台肩，将型腔口堵塞。侧面开孔：有些塑料制品需要侧面开孔，如果在制品制成之后再加工侧孔，不仅费时而且可能损伤制品。在喷涂前将嵌件放于模型型腔侧面即可。浇口和浇道：用喷涂金属模大量生产塑料制品时，浇口和浇道要大。3/26/2024脱模剂的作用原理：3/26/2024脱模剂的作用：能够为喷涂金属液滴与模型表面提供可靠的结合表面；能使喷涂层顺利地与模型基体脱开；起到隔热作用。

3/26/2024对脱模剂的主要要求：具有较低的表面张力和较好的成膜性能，容易在原模表面均匀铺展；必须容易从模型和涂层表面清洗掉。

3/26/2024脱模剂的选择原则：脱模性能优良，脱模剂的粘度适中；具有耐热性，受热不发生碳化分解；化学性能稳定，不与成型产品发生化学反应；不腐蚀模具，不污染制品，气味和毒性小；表面张力在17-23N/m之间，有良好的成膜性能。

3/26/2024脱模剂的选择：常用的脱模剂有：硬脂酸锌、液体石蜡、硅油、聚乙烯醇（PVA）其中聚乙烯醇最适合于电弧喷涂制模工艺。3/26/2024聚乙烯醇（PVA）的优点：在木模、底板与金属喷涂壳体之间形成薄薄的、连续的隔离层，能够降低电弧喷涂模具型腔的表面粗糙度；耐高温；是一种水溶性的脱模剂。

3/26/2024使用聚乙烯醇（PVA）的注意事项：木模和固定板表面必须清理干净、干燥，否则影响模具的表面精度；为控制脱模剂隔离层的厚度，可分两次涂刷脱模剂，在进行喷涂之前，确保脱模剂的干燥；PVA不易干燥，可在使用前加入少量酒精，加快PVA的干燥。

3/26/2024型腔壳体的电弧喷涂：对喷涂环境的控制喷涂层厚度的控制喷涂均匀性的控制母模表面温度的控制

对喷涂环境的控制：灰尘将妨碍喷涂金属的冷却，微小的灰尘还可能导致气泡。喷涂操作时要小心，环境要清洁。喷涂层厚度的控制：是喷涂时必须要控制的一个参数，如果太厚，不仅浪费喷涂金属材料，而且会引起壳体内应力，严重削弱了涂层与模具基体的结合强度。达到2-3mm左右时，就可停止喷涂。喷涂均匀性的控制：如果壳体喷涂不均，就会使喷涂金属壳体表面应力与应变的分布不均，导致模具寿命的降低，甚至会使模具型腔开裂。母模表面温度的控制：不控制母模表面的温度，母模就会产生热变形，导致模具制作的失败。可以在喷完一层金属后使喷枪停止起弧，用喷枪喷出的压缩空气连续吹母模表面，使迅速降温，再打开起弧开关，继续喷涂。3/26/2024背衬材料主要起支撑和增加壳体强度的作用。背衬材料为树脂+金属粉末填料金属粉末的作用：起到填料改性的作用，可以改善环氧树脂的力学性能，热性能和工艺性能。

3/26/2024金属填料的用量：对于中、小型注塑模具，所受的注塑压力较小，熔融塑料传递的热量也较小，可以适当的减少金属粉末的比例。大型注塑模具所受注塑压力大，传递热量多，应增加金属填料的比例，提高其力学性能和热性能，延长模具使用寿命。3/26/2024背衬材料的性能：环氧树脂增多，固化后的填料的抗压强度会提高，表现韧性断裂特征，中有压缩变形，没有断裂破坏，导热率降低。金属粉含量增多，填充材料的抗压强度减低，并表现脆性断裂特征，试样呈斜面剪切破坏，导热率提高。3/26/2024

以节水滴管电弧喷涂模具为例，说明电弧喷涂制模的过程。1.构造节水滴管的CAD模型；2.利用快速成形制造原型样件；3.围框；4.涂刷脱模剂；5.进行第一次电弧喷涂，制作凹模型腔壳体；6.填充背衬材料；7.将凹模翻转，涂刷另一半脱模剂；8.进行第二次喷涂，制作凸模型腔壳体；9.安装模框，浇注另一半备衬材料；10.分离凸凹模，取出工件，完成凸凹模的制作；11.组装试模3/26/2024涂层剥落：喷涂前基体表面的预处理不符合要求；喷涂工艺不当；残余应力引起涂层剥落；使用不当，造成涂层剥落。喷涂前的预处理不符合要求：基体表面清洗不彻底基体的表面过于光滑喷涂压力过小喷涂角度不正确压缩空气中含有过多的油分及水蒸气喷涂环境有灰尘喷涂工艺不当：喷涂距离过大喷涂距离过小送丝速度太快压缩空气的压力和流量不足残余应力引起涂层剥落：涂层厚度过大喷涂材料的膨胀系数与基体不一致喷涂材料与基体的化学成分相差太大3/26/2024涂层龟裂：

是指涂层表面或内部出现局部的小面积或封闭形的裂纹。3/26/2024涂层龟裂引起的原因：①喷涂层过热。②涂层内裂纹与飞行中熔融粒子的状态有密切关系。③喷涂材料硬度高，抗裂性能差产生裂纹。④喷涂工件刚性大。⑤喷涂层受到骤冷。⑥喷涂层厚度不均匀。3/26/2024涂层气孔：涂层气孔的形成与喷涂前基体表面预处理及喷涂工艺不规范有关。3/26/2024优点：

1.电弧喷涂制作模具工艺简单2.制模周期短3.模具综合性能好4.电弧喷涂制模成本低5.电弧喷涂复型性好。6.制模精度高。7.原型尺寸不受限制。电弧喷涂制模是一种典型的快速制模技术。3/26/2024缺点：1.形成金属薄壳时会