Технология быстрого прототипирования — это новая комплексная производственная технология, охватывающая множество дисциплин, включая дуговое напыление.
Метод светоотверждаемого формования (аппарат стереолитографии, сокращенно SLA) является самым ранним применением процесса быстрого прототипирования в производстве.
Он обладает высоким уровнем зрелости и, выдержав испытание временем, может изготавливать сложные конструкции, прототипы и формы, которые трудно формировать традиционными методами.
Интеграция быстрого прототипирования и дугового напыления дает нам технологию быстрого формования с дуговым напылением.
Этот технология быстрого формования использует принцип репликации. Он имеет такие особенности, как простота эксплуатации, короткий цикл изготовления пресс-формы, низкая стоимость формования и т. д., что делает его очень подходящим для разработки небольших партий и новых продуктов.
В статье основное внимание уделяется исследованию прототипа SLA как мастер-модели с использованием дугового напыления сплава цинка и алюминия с низкой температурой плавления и быстрого процесса изготовления оснастки.
Ключевые технологии
Технология использует дуговой распылительный пистолет, соединяющий два специальных провода для изготовления форм с положительным и отрицательным полюсами источника постоянного тока в качестве самопотребляющих электродов.
Дуговой разряд расплавляет конец проволоки, а высокоскоростной сжатый воздух высокого давления распыляет расплавленный металл на частицы, распыляя их на поверхность исходной формы с очень высокой скоростью.
Отверждение слой за слоем образует высококачественное металлическое покрытие определенной толщины, гладкое, плотное и с низкой пористостью. Это покрытие служит металлической оболочкой формы.
Внутренняя стенка металлической оболочки идеально прилегает к поверхности мастер-формы, образуя необходимую полость формы.
Процесс изготовления быстрой пресс-формы с использованием дугового напыления: подготовка исходной пресс-формы; предварительная обработка поверхности исходной пресс-формы; металлическая оболочка пресс-формы для изготовления методом дугового напыления; заполнение подложки материалом; извлечение из формы, обрезка и полировка; а также другие процедуры последующей обработки, как показано на рисунке 1.
1. Подготовка материнской формы
Система преобразует CAD-модель детали в файлы формата STL, определяет размещение ориентации, добавляет поддержку и разбивает процесс наложения слоев.
В светоотверждаемой машине быстрого прототипирования для формования, очистки модели, удаления и обрезки опор, а также пост-отверждающей обработки для получения прототипа SLA.
Прототип SLA представляет собой тонкую оболочку с толщиной стенки 2 мм.
Из-за низкой прочности и легкости деформации материал не может напрямую служить мастер-формой для напыления и требует усиления.
Для заполнения и укрепления задней части прототипа SLA обычно используют гипс с соотношением воды и гипса около 0.5.
После затвердевания гипса шурупы соединяют край прототипа SLA с деревянной доской, увеличивая устойчивость к деформации и создавая материнскую форму для распыления.
2. Предварительная обработка поверхности материнской формы
Соотношение между шероховатостью поверхности материнской формы и прочностью сцепления металлического покрытия составляет:
Слишком высокая шероховатость улучшает прочность связи между металлическим покрытием и основой, но ухудшает качество поверхности.
Если шероховатость слишком мала, прочность сцепления недостаточна, и металлическое покрытие легко отслаивается.
Поэтому, чтобы гарантировать прочность соединения, следует минимизировать шероховатость, чтобы получить хорошее качество поверхности оболочки.
Эксперименты подтвердили, что качество поверхности металлического покрытия и прочность сцепления улучшаются, если поверхность исходной формы отшлифовать наждачной бумагой или железной щеткой до достижения шероховатости поверхности 10–15 микрон.
3. Электродуговое напыление при изготовлении металлических оболочек форм
При подготовке покрытия необходимо строго контролировать температуру металлического покрытия. Если температура станет слишком высокой, это деформирует поверхность мастер-модели из смолы, что в конечном итоге снизит точность поверхности изготовленной формы.
Оптимизация параметров процесса, настройка процесса сканирования и прерывистое распыление могут решить проблему высокой температуры металлического покрытия.
Параметрами процесса дугового напыления являются напряжение распыления, ток, напряжение подачи проволоки, давление воздуха распыления, расстояние распыления, угол распыления, скорость движения пистолета и скорость подачи проволоки.
Для получения качественных полостей пресс-форм необходимо точно контролировать все вышеперечисленные параметры.
В результате экспериментов были получены наиболее оптимизированные параметры процесса напыления цинк-алюминиевого сплава на поверхность прототипов SLA (диаметр проволоки φ2 мм), которые приведены в таблице 1.
Роботизированная система нанесения покрытий RT-ARR10 автоматически завершает процесс дугового напыления, состоящая из корпуса робота MOTOMAN-HP20 и шкафа управления DX100.
Метод распыления – прерывистый.
4. Наполнитель подкладочного материала
Металлическое покрытие является рабочей поверхностью формы, а материал подложки определяет ее прочность.
Вы устанавливаете предварительно сваренную раму со стальной пластиной на покрытую оболочку и, чтобы избежать вытекания подкладочного материала при заливке, наносите штукатурку, чтобы заделать щель между рамой и покрытием.
Смешайте эпоксидную смолу и отвердитель в соотношении 3:1, затем равномерно залейте смесь в раму, прокладывая ее через определенные интервалы стекловолокном для армирования.
5. Извлечение из формы и последующая обработка
Сначала снимите плату за материнской формой, чтобы предотвратить легкую деформацию деталей из смолы под воздействием тепла.
Хорошая производительность извлечения из формы: просто поместите форму в воду, нагретую до 60 ~ 70 °C, и поддерживайте ее в тепле в течение некоторого времени; прототип SLA мягкий, и с небольшим внешним усилием вы можете успешно извлечь его из формы.
Затем мы проводим последующую обработку форм путем полировки и датирования.
Наконец, установка сварки и транспортировки крупногабаритной рамы пресс-формы со вспомогательной конструкцией завершила быстрое изготовление пресс-формы.
Заключение
В данной статье описываются следующие характеристики процесса с использованием технологии прототипирования SLA и технологии дугового напыления металла для достижения быстрого изготовления пресс-форм.
Влияние качества прототипа SLA на быстрое производство пресс-форм
(1) Качество прототипа SLA напрямую ограничивает качество быстрой формы и ее продуктов. Текущая технология SLA является зрелой и гарантирует высокую точность и быстрое производство форм.
Оптимизация процесса дугового напыления металла для снижения внутреннего напряжения
(2) Параметры процесса дугового напыления металла на покрытие внутреннего напряжения сложного механизма должны быть разумными для улучшения процесса напыления и снижения остаточного внутреннего напряжения металлического покрытия для повышения точности формования быстрой пресс-формы.
Воспроизводимость дугового напыления в отражающих деталях материнской формы
(3) Дуговое напыление имеет хорошую воспроизводимость и может достоверно воспроизводить детали исходной формы.
Сравнение производственного цикла и стоимости между быстрыми и традиционными пресс-формами
(4) По сравнению с традиционной механической обработкой стальной формы производственный цикл составляет 1/4~1/5 от последнего, а стоимость — около 1/10.
Источники ошибок при быстром изготовлении пресс-форм с использованием прототипа SLA и дугового напыления
(5) После экспериментального анализа было установлено, что ошибка в процессе быстрого изготовления пресс-формы для дугового напыления на основе прототипа SLA обусловлена двумя аспектами: во-первых, ошибкой при подготовке прототипа SLA, а во-вторых, ошибкой из-за деформации исходной пресс-формы в процессе напыления.
Из-за ограничений по термостойкости прототипа SLA и низкой температуры плавления напыляемого материала производители в основном используют процесс быстрой формовки с дуговым напылением на основе прототипа SLA для мелкосерийного производства.
Он обеспечивает мощную техническую поддержку для быстрой разработки новых продуктов.
В перспективе направлением развития технологии скоростного изготовления форм методом дугового напыления является изучение процесса формования материалов повышенной твердости и повышение срока службы форм.
Компания RuiYi на протяжении многих лет предоставляет услуги быстрого прототипирования, предлагая высококачественные и эффективные решения для удовлетворения разнообразных потребностей клиентов из разных отраслей.
Обладая обширным опытом и твердой приверженностью инновациям, RuiYi последовательно помогает предприятиям воплощать свои идеи в жизнь с помощью передовых технологий, таких как обработка на станках с ЧПУ, 3D-печать и вакуумное литье.
FAQ:
Быстрое изготовление пресс-форм методом дугового напыления – это инновационный процесс, сочетающий в себе Быстрое прототипирование SLA и дуговое напыление металла. Он использует легкоплавкий цинково-алюминиевый сплав для формирования плотного, прочного металлического покрытия на прототипе SLA, создавая функциональную форму с коротким циклом производства и низкой стоимостью.
Технология SLA (стереолитографический аппарат) обеспечивает высокоточная мастер-модель для дугового напыления. Точность и качество поверхности прототипа SLA напрямую влияют на точность и отделка конечной металлической формы, обеспечивая отличную размерную однородность.
Интеграция SLA и дугового напыления позволяет быстрое производство пресс-форм, снижение затрат и повышенная гибкость дизайна. Этот метод идеально подходит для мелкосерийное производство, тестирование прототипов и разработка новых продуктов, обеспечивая время цикла, составляющее всего лишь одну четверть от времени цикла традиционных стальных форм.
Ключевые параметры включают в себя напряжение распыления, ток, давление воздуха, расстояние распыления и скорость подачи проволокиПравильный контроль этих параметров обеспечивает оптимальную плотность покрытия, низкую пористость и стабильное сцепление металлического покрытия с поверхностью прототипа SLA.
Перед распылением необходимо Поверхность прототипа SLA необходимо сгладить и сделать шероховатым шероховатость поверхности 10–15 мкм. Такой баланс обеспечивает прочную адгезию между металлическим покрытием и подложкой, сохраняя при этом высокое качество поверхности формы.
Температура напрямую влияет на точность размеров пресс-формы. Избыточный нагрев может деформировать мастер-модель SLA, снижая точность. Такие методы, как прерывистое распыление и оптимизация процесса используются для поддержания безопасных температур покрытия.
В этом процессе обычно используется легкоплавкие цинково-алюминиевые сплавы в качестве распыляемого материала. подкладочный материал часто состоит из эпоксидная смола, смешанная со стекловолокном, обеспечивая механическую прочность и размерную стабильность готовой формы.
По сравнению с традиционными обработанными стальными формами, быстродействующие формы для дугового напыления взять только от 1/4 до 1/5 времени и стоил около одну десятую, что делает его эффективным и экономичным выбором для мелкосерийного или прототипного производства.
Типичные ошибки возникают из-за неточности при изготовлении прототипа SLA и деформация в процессе дугового напыления. Контроль нагрева, оптимизация параметров напыления и укрепление мастер-формы могут эффективно снизить эти ошибки.
Дальнейшие усовершенствования будут сосредоточены на напыляемые материалы повышенной прочности, более длительный срок службы пресс-формы и продвинутая автоматизацияСочетание обработки с ЧПУ, 3D-печати и дугового напыления еще больше расширит возможности применения аэрокосмическая, автомобильная и бытовая электроника.
Соломон Янг — профессионал в производственной отрасли с обширным опытом работы в производстве электронных, механических и промышленных компонентов. Занимая различные должности в американских и тайваньских производственных компаниях, он приобрел всестороннее понимание производственных процессов, управления производством, контроля качества и операций в глобальных цепочках поставок.
Обладая опытом в развитии бизнеса, организации продаж, международной торговле, управлении взаимоотношениями с клиентами и поддержке инженерных проектов, Соломон сочетает технические знания с коммерческой стратегией для предоставления инновационных и экономически эффективных производственных решений. Он увлечен передовыми производственными технологиями, совершенствованием процессов и непрерывным профессиональным ростом, твердо привержен созданию ценности для клиентов и партнеров по всему миру.
