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铝制品生产工艺技术大全
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  铝制品生产工艺技术大全_材料科学_工程科技_专业资料。生产工艺综合 拉丝可根据装饰需要,制成直纹、乱纹、螺纹、波纹和旋纹等几 种。 直纹拉丝是指在铝板表面用机械磨擦的方法加工出直线纹 路。它具有刷除铝板表面划痕和装饰铝板表面的双重作用。直纹 拉丝有连续丝

  生产工艺综合 拉丝可根据装饰需要,制成直纹、乱纹、螺纹、波纹和旋纹等几 种。 直纹拉丝是指在铝板表面用机械磨擦的方法加工出直线纹 路。它具有刷除铝板表面划痕和装饰铝板表面的双重作用。直纹 拉丝有连续丝纹和断续丝纹两种。连续丝纹可用百洁布或不锈钢 刷通过对铝板表面进行连续水平直线磨擦(如在有*现装置的条 件下手工技磨或用刨床夹住钢丝刷在铝板上磨刷)获取。改变不 锈钢刷的钢丝直径,可获得不同粗细的纹路。断续丝纹一般在刷 光机或擦纹机上加工制得。制取原理:采用两组同向旋转的差动 轮,上组为快速旋转的磨辊,下组为慢速转动的胶辊,铝或铝合 金板从两组辊轮中经过,被刷出细腻的断续直纹。 乱纹拉丝是在高速运转的铜丝刷下,使铝板前后左右移动磨 擦所获得的一种无规则、无明显纹路的亚光丝纹。这种加工,对 铝或铝合金板的表面要求较高。 波纹一般在刷光机或擦纹机上制取。利用上组磨辊的轴向运 动,在铝或铝合金板表面磨刷,得出波浪式纹路。 旋纹也称旋光,是采用圆柱状毛毡或研石尼龙轮装在钻床 上,用煤油调和抛光油膏,对铝或铝合金板表面进行旋转抛磨所 获取的一种丝纹。它多用于圆形标牌和小型装饰性表盘的装饰性 加工。 螺纹是用一台在轴上装有圆形毛毡的小电机,将其固定在桌 面上,与桌子边沿成 60 度左右的角度,另外做一个装有固定铝 板压茶的拖板,在拖板上贴一条边沿齐直的聚酯薄膜用来限制螺 纹竞度。利用毛毡的旋转与拖板的直线移动,在铝板表面旋擦出 宽度一致的螺纹纹路金属热处理知识 热处理 把金属材料在固态范围内通过一定的加热,保温和冷却 以改变其组织和性能的一种工艺。 13、退火:将金属或合金的 材料或制件加热到相变或部分相变温度,保温一段时间,然后缓 慢冷却的一种热处理工艺。 14、正火:将钢加热到完全相变以 上的某一温度,保温一定的时间后,在空气中冷却的一种热处理 工艺。 15、淬火:将钢加热到相变或部分相变温度,保温一段 时间后,快速冷却的热处理工艺。 16、回火:将经过淬火的钢, 重新加热到一定温度(相变温度以下),保温一段时间,然后冷 却的热处理工艺。 17、调质处理:将钢件淬火,随之进行高温 回火,这种复合工艺称调质处理。 18、表面热处理:改变钢件 表面组织或化学成分,以其改面表面性能的热处理工艺。 近年來 3C 電子產品之設計(Computer, Communication, Consumption Electronic Productions)往輕、薄、短、小的方向 發展,其中對於散熱功能、電磁波雜訊干擾、重量、環保廢棄物 回收等需求也日益提高,所以在材料的開發及特性選擇上,需要 作相當程度的考量。 鋁鎂合金材料應用上的處理程序 鎂合金材料有其上述優異的特性,符合新一代對環境保護、永續 經營的條件,是取代鋼鋁材的最佳選擇。但由於鎂金屬化學活性 大,極易產生電化腐蝕,因此在冶煉、製造上需特別注意,在防 蝕處理上也較其他金屬來得困難。因此,為了使鎂合金材料之應 用更加廣泛,對於鎂合金材料之腐蝕機制、防蝕機制、表面處理 技術及工件防蝕設計,須有更多的處理程序。 铝材整平光亮技术 一、 前言铝合金阳极氧化前处理工艺是决定产品外观质量的 重要环节,型材机械纹的去除、起砂、亚光、增光等多种质量要 求均由前处理工艺决定。传统的前处理工艺分为三种: (1)、碱蚀工艺:由除油→水洗→碱蚀→水洗→水洗→出光 →水洗→水洗→氧化组成,即型材经除油后,在碱蚀槽中经碱蚀 处理去除机械纹和自然氧化膜、起砂,然后经出光槽除去表面黑 灰,即可进行阳极氧化。该工艺的核心工序是碱蚀,型材的表面 平整度、起砂的好坏等均由该工序决定。为了达到整平机械纹的 目的,一般需碱蚀 12-15 分钟,铝耗达 40-50Kg/T,碱耗达 50Kg/T。如此高的铝耗,既浪费资源,又带来严重的环保问题, 增加废水处理成本。该工艺已采用了 100 多年,全球大部分铝材 厂沿用至今,直到近两年,才由酸蚀逐渐取代。 (2)、酸蚀工艺:由除油→水洗→酸蚀→水洗→水洗→碱蚀 →水洗→水洗→出光→水洗→水洗→氧化组成。型材经除油后先 酸蚀,后碱蚀,出光,完成前处理。该工艺的核心工序是酸蚀, 去机械纹、起砂等均由酸蚀决定。不同于碱蚀,酸蚀的最大优点 是去机械纹能力强、起砂快、铝耗低,一般 3-5 分钟即可完成, 铝耗几乎是碱蚀的 1/8-1/6。从工作效率和节约资源的角度看, 酸蚀无疑是碱蚀工艺的一大进步。然而,酸蚀的环保问题更加突 出:酸槽的有毒气体 HF 的逸出及水洗槽 Fˉ的污染。氟化物一般 都有剧毒,处理更加困难。另外,酸蚀处理后,型材外观发黑发 暗,尽管不得已延续了碱蚀和出光,可增亮一些,但仍然很暗, 既增加了工序,又损失了光泽,这些问题至今还没有有效的解决 方案。 (3)、抛光工艺:由除油→水洗→抛光→水洗→水洗→氧化 组成,型材经除油后即放入抛光槽,经 2-5 分钟抛光后,可形成 镜面,水洗后可直接氧化。该工艺的核心工序是抛光,去纹、镜 面都在抛光槽完成。抛光具有铝耗低、型材光亮的优点,但抛光 槽的 NOx 的逸出,造成严重的环境污染及操作工的身体伤害, 同时,昂贵的化工原料成本等因素也制约了该工艺的推广。 通观上述三种工艺,虽各有特点,但缺点也比较突出,如碱蚀铝 耗高、碱渣多、工效低;酸蚀氟化物污染、型材发暗;抛光污染 严重,成本过高等等。这些工艺要么污染了环境,要么浪费了铝 资源,要么降低了铝材表面质量,亟待进行工艺改进“玻璃钢”是 中国的名称,国外称为玻璃纤维增强塑料,用缩写的英文字母 FRP 表示,因此玻璃钢实质上是纤维增强塑料。用玻璃纤维去增 强热塑性树脂,可称为热塑性玻璃钢,用英文字母 FRTP 表示; 用玻璃纤维去增强热固性树脂,就叫做热固性玻璃钢,即通常说 的 FRP。目前生产的玻璃钢主要是指热固性而言。 FRP 有如下特性。 优点: (1)轻质高强 (2)耐腐蚀性能好 (3)电性能好 (4)热性能良好 (5)可设计性好 (6) 工艺性优良 缺点: (1) 弹性模量低 (2) 长期耐温性差 (3) 老化现象 (4) 层间剪切强度低 目前世界上使用最多的成型方法有以下四种。 ① 手糊法:主要使用国家有挪威、日本、英国、丹麦等。 ② 喷射法:主要使用国家有瑞典、美国、挪威等。 ③ 模压法:主要使用国家有德国等。 ④ FTM 法:主要使用国家有欧美各国、日本。 塑膠材料性能與應用 1-2 塑料材料的種類划分 1-2-1 按化學結構分類 聚烯烴類 聚乙烯(PE) 聚丙烯(PP) 超高分子量聚乙烯(UHMPE) 聚苯乙烯類 聚苯乙烯(PS) 丙烯晴-苯乙烯(AS) 丙烯晴-丁二烯苯乙烯共聚體(ABS) 聚銑胺類 不同的各種尼龍 聚醚類 聚碳酸酯(PC) 聚甲醛(POM) 聚楓(PSU) 聚酯類 聚對苯二甲酸丁二酯 丙烯酸酯類 聚甲基丙烯酸甲酯 1-2-2 按結晶形態分類 結晶性材料 在適當的條件下能產生某几種几何形態晶體結構的 塑料(如 PE,PP,PA,POM,PBT). 無定型塑料 分子形狀和分子排列不呈晶體結構而呈無序狀的塑 料(如 ABS,PC,PSU,PMMA,PS) 1-2-3 按受熱呈現基本行為分類 熱塑性塑料 在特定溫度范圍內能反復加熱軟化和冷卻硬化。 熱固性塑料 受熱后成為不熔的物質,再次受熱不再具有可塑 性 。如蜜胺-甲醛樹脂(MF) 尿-注塑成型各种缺陷的现象及解决 方法 1. 龟裂 龟裂是塑料制品较常见的一种缺陷,产生的主要原因是由于 应力变形所致。主要有残余应力、外部应力和外部环境所产生的 应力变形。 (-)残余应力引起的龟裂 残余应力主要由于以下三种情况,即充填过剩、脱模推出和 金属镶嵌件造成的。作为 在充填过剩的情况下产生的龟裂,其 解决方法主要可在以下几方面入手: (1)由于直浇口压力损失最小,所以,如果龟裂最主要产 生在直浇口附近,则可考虑改用多点分布点浇口、侧浇口及柄形 浇口方式。 (2)在保证树脂不分解、不劣化的前提下,适当提高树脂 温度可以降低熔融粘度,提高流动性,同时也可以降低注射压 力,以减小应力。 (3)一般情况下,模温较低时容易产生应力,应适当提高 温度。但当注射速度较高时,即使模温低一些,也可减低应力的 产生。 (4)注射和保压时间过长也会产生应力,将其适当缩短或 进行 Th 次保压切换效果较好。 (5)非结晶性树脂,如 AS 树脂、 ABS 树脂、 PMMA 树 脂等较结晶性树脂如聚乙烯、聚甲醛等容易产生残余应力,应予 以注意。 脱模推出时,由于脱模斜度小、模具型胶及凸模粗糙,使推 出力过大,产生应力,有时甚至在推出杆周围产生白化或破裂现 象。只要仔细观察龟裂产生的位置,即可确定原因。 在注射成型的同时嵌入金属件时,最容易产生应力,而且容 易在经过一段时间后才产生龟裂,危害极大。这主要是由于金属 和树脂的热膨胀系数相差悬殊产生应力,而且随着时间的推移, 应力超过逐渐劣化的树脂材料的强度而产生裂纹。为预防由此产 生的龟裂,作为经验,壁厚 7与嵌入金属件的外径通用型聚苯乙 烯基本上不适于宜加镶嵌件,而镶嵌件对尼龙的影响最小。由于 玻璃纤维增强树脂材料的热膨胀系数较小,比较适合嵌入件。 另外,成型前对金属嵌件进行预热,也具有较好的效果。 (二)外部应力引起的龟裂 这里的外部应力,主要是因设计不合理而造成应力集中, 特别是在尖角处更需注意。由图 2-2 可知,可取 R/7一 0.5 ~0.7。 (三)外部环境引起的龟裂 化学药品、吸潮引起的水降解,以及再生料的过多使用都会使物 性劣化,产生龟裂。 二、充填不足 充填不足的主要原因有以下几个方面: i. 树脂容量不足。 ii. 型腔内加压不足。 iii. 树脂流动性不足。 iv. 排气效果不好。 作为改善措施,主要可以从以下几个方面入手: 1)加长注射时间,防止由于成型周期过短,造成浇口固化 前树脂逆流而难于充满型腔。 2)提高注射速度。 3)提高模具温度。 4)提高树脂温度。 5)提高注射压力。 6)扩大浇口尺寸。一般浇口的高度应等于制品壁厚的 1/ 2~l/3。 7)浇口设置在制品壁厚最大处。 8)设置排气槽(平均深度 0.03mm、宽度 3~smm)或 排气杆。对于较小工件更为重要。 9)在螺杆与注射喷嘴之间留有一定的(约 smm)缓冲距 离。 10)选用低粘度等级的材料。 11)加入润滑剂。 三、皱招及麻面 产生这种缺陷的原因在本质上与充填不足相同,只是程度不 同。因此,解决方法也与上述方法基本相同。特别是对流动性较 差的树脂(如聚甲醛、PMMA 树脂、聚碳酸酯及 PP 树脂等)更 需要注意适当增大浇口和适当的注射时间。 四、缩坑 缩坑的原因也与充填不足相同,原则上可通过过剩充填加以 解决,但却会有产生应力的危险,应在设计上注意壁厚均匀,应 尽可能地减少加强肋、凸柱等地方的壁厚。 五、溢边 对于溢边的处理重点应主要放在模具的改善方面。而在成型 条件上,则可在降低流动性方面着手。具体地可采用以下几种方 法: 1)降低注射压力。 2)降低树脂温度。 4)选用高粘度等级的材料。 5)降低模具温度。 6)研磨溢边发生的模具面。 7)采用较硬的模具钢材。 8)提高锁模力。 9)调整准确模具的结合面等部位。 10)增加模具支撑柱,以增加刚性。 ll)根据不同材料确定不同排气槽的尺寸。 六、熔接痕 熔接痕是由于来自不同方向的熔融树脂前端部分被冷却、在 结合处未能完全融合而产生 的。一般情况下,主要影响外观,对涂装、电镀产生影响。严重 时,对制品强度产生影响 (特别是在纤维增强树脂时,尤为严重)。可参考以下几项予以 改善: l)调整成型条件,提高流动性。如,提高树脂温度、提高 模具温度、提高注射压力及速 度等。 2)增设排气槽,在熔接痕的产生处设置推出杆也有利于排 气。 3)尽量减少脱模剂的使用。 4)设置工艺溢料并作为熔接痕的产生处,成型后再予以切 断去除。 5)若仅影响外观,则可改变烧四位置,以改变熔接痕的位 置。或者将熔接痕产生的部位处理为暗光泽面等,予以修饰。 七、烧伤 根据由机械、模具或成型条件等不同的原因引起的烧伤,采 取的解决办法也不同。 1)机械原因,例如,由于异常条件造成料筒过热,使树脂 高温分解、烧伤后注射到制品 中,或者由于料简内的喷嘴和螺杆的螺纹、止回阀等部位造成树 脂的滞流,分解变色后带入制品,在制品中带有黑褐色的烧伤 痕。这时,应清理喷嘴、螺杆及料筒。 2)模具的原因,主要是因为排气不良所致。这种烧伤一般 发生在固定的地方,容易与第 一种情况区别。这时应注意采取加排气槽反排气杆等措施。 3)在成型条件方面,背压在 300MPa 以上时,会使料筒部 分过热,造成烧伤。螺杆转速过高时,也会产生过热,一般在 40~90r/min 范围内为好。在没设排气槽或排气槽较小时,注 射速度过高会引起过热气体烧伤。 八、银线 银线主要是由于材料的吸湿性引起的。因此,一般应在比树 脂热变形温度低 10~15C 的条件下烘干。对要求较高的 PMMA 树腊系列,需要在 75t)左右的条件下烘干 4~6h。特别是在使 用自动烘干料斗时,需要根据成型周期(成型量)及干燥时间选 用合理的容量,还应在注射开始前数小时先行开机烘料。 另外,料简内材料滞流时间过长也会产生银线。不同种类的 材料混合时,例如聚苯乙烯和 ABS 树脂、AS 树脂,聚丙烯和聚 苯乙烯等都不宜混合。 九、喷流纹 喷流纹是从浇口沿着流动方向,弯曲如蛇行一样的痕迹。它 是由于树脂由浇口开始的注射速度过高所导致。因此,扩大烧四 横截面或调低注射速度都是可选择的措施。另外,提高模具温 度,也能减缓与型腔表面接触的树脂的冷却速率,这对防止在充 填初期形成表面硬化皮,也具有良好的效果。 十、翘曲、变形 注射制品的翘曲、变形是很棘手的问题。主要应从模具设计 方面着手解决,而成型条件的调整效果则是很有限的。翘曲、变 形的原因及解决方法可参照以下各项: 1)由成型条件引起残余应力造成变形时,可通过降低注射 压力、提高模具并使模具温度均匀及提高树脂温度或采用退火方 法予以消除应力。 2)脱模不良引起应力变形时,可通过增加推杆数量或面积、 设置脱模斜度等方法加以解决。 3)由于冷却方法不合适,使冷却不均匀或冷却时间不足时, 可调整冷却方法及延长冷却时间等。例如,可尽可能地在贴近变 形的地方设置冷却回路。 4)对于成型收缩所引起的变形,就必须修正模具的设计了。 其中,最重要的是应注意使制品壁厚一致。有时,在不得已的情 况下,只好通过测量制品的变形,按相反的方向修整模具,加以 校正。收缩率较大的树脂,~般是结晶性树脂(如聚甲醛、尼龙、 聚丙烯、聚乙烯及 PET 树脂等)比非结晶性树脂(如 PMMA 树 脂、聚氯乙烯、聚苯乙烯、ABS 树脂及 AS 树脂等)的变形大。 另外,由于玻璃纤维增强树脂具有纤维配向性,变形也大。 十一、气泡 根据气泡的产生原因,解决的对策有以下几个方面: 1)在制品壁厚较大时,其外表面冷却速度比中心部的快, 因此,随着冷却的进行,中心部的树脂边收缩边向表面扩张,使 中心部产生充填不足。这种情况被称为真空气泡。解决方法主要 有: a)根据壁厚,确定合理的浇口,浇道尺寸。一般浇口 高度应为制品壁厚的 50%~60%。 b)至浇口封合为止,留有一定的补充注射料。 C)注射时间应较浇口封合时间略长。 d)降低注射速度,提高注射压力, e)采用熔融粘度等级高的材料。 2)由于挥发性气体的产生而造成的气泡,解决的方法主要 有: a)充分进行预干燥。 b)降低树脂温度,避免产生分解气体。 3)流动性差造成的气泡,可通过提高树脂及模具的温度、 提高注射速度予以解决。 十二、白化 白化现象最主要发生在 ABS 树脂制品的推出部分。脱模效 果不佳是其主要原因。可采用降低注射压力,加大脱模斜度,增 加推杆的数量或面积,减小模具表面粗糙度值等方法改善,当 然,喷脱模剂也是一种方法,但应注意不要对后续工序,如烫印、 涂装等产生不良影响塑料的簡易鑒別方法 一般有兩種常用方法:比重鑒別法,燃燒鑒別法 塑料用添加劑 添加劑可在加工過程中改善塑料的工藝性能,影響加工條件,提 高加工效率,亦可,改進制品的性能,提高使用壽命。一般都含 有,抗氧化劑,和潤滑劑。依據不同的用途,可加入光穩定劑, 阻燃劑,發泡劑,著色劑,增塑劑,熱穩定劑,抗靜電劑,填充 劑,防霉劑,核化劑,流量改良劑。 玻璃纖維增強塑料 用玻璃纖維作為增強填充料的塑料的強度,耐熱性,電性能,耐 化學腐蝕性,都有很大提高。改善了塑料本身的物理性能和機械 性能(如耐熱性低,纖膨脹系數大,尺寸穩定性差等缺點。)效 果顯著的有增強尼龍。PE,PC,PS,PP 等亦有較明顯改善。 應用:受力,耐熱的結構件.傳動件等。 热塑性塑料注射成型中的常见缺陷及产生原因 1.制品填充不足 1)料桶,喷嘴及模具的温度偏低 2)加料量不足 3)料桶内的 剩料太多 4)注射压力太小 5)注射速度太慢 6)流道和浇口尺 寸太小,浇口数量不够,切浇口位置不恰当 7)型腔排气不良 8) 注射时间太短 9)浇注系统发生堵塞 10)塑料的流动性太差 2.制品有溢边 1)料桶,喷嘴及模具温度太高 2)注射压力太大,锁模力太小 3) 模具密合不严,有杂物或模板已变形 4)型腔排气不良 5)塑料 的流动性太好 6)加料量过大 3.制品有气泡 1)塑料干燥不够,含有水分 2)塑料有分解 3)注射速度太快 4) 注射压力太小 5)麻烦温太底,充模不完全 6)模具排气不良 7) 从加料端带入空气 4.制品凹陷 1)加料量不足 2)料温太高 3)制品壁厚与壁厚相差过大 4) 注射和保压的时间太短 5)注射压力太小 6)注射速度太快 7) 浇口位置不恰当 5.制品有明显的熔合纹 1)料温太低,塑料的流动性差 2)注射压力太小 3)注射速度 太慢 4)模温太低 5)型腔排气不良 6)塑料受到污染 6.制品的表面有银丝及波纹 1)塑料含有水分和挥发物 2)料温太高或太低 3)注射压力太 小 4)流道和浇口的尺寸太大 5)嵌件未预热回温度太低 6)制 品内应力太大 7.制品的表面有黑点及条纹 1)塑料有分解 2)螺杆的速度太快,背压力太大 3)喷嘴与主流 道吻合不好,产生积料 4)模具排气不良 5)塑料受污染或带进 杂物 6)塑料的颗粒大小不均匀 8.制品翘曲变形 1)模具温度太高,冷却时间不够 2)制品厚薄悬殊 3)浇口位 置不恰当,切浇口数量不合适 4)推出位置不恰当,且受力不均 5)塑料分子定向作用太大 9.制品的尺寸不稳定 1)加料量不稳定 2)塑料的确颗粒大小不均匀 3)料桶和喷嘴 的温度太高 4)注射压力太小 5)充模和保压的时间不够 6)浇 口和流道的尺寸不恰当 7)模具的设计尺寸不恰当 8)模具的设 计尺寸不准确 9)推杆变形或磨损 10)注射机的电气,液压系 统不稳定 10.制品粘模 1)注射压力太大,注射时间太长 2)模具温度太高 3)浇口尺 寸太大,且浇口位置不恰当现代快速经济制造模具技术 随着全球经济的发展,新的技术革命不断取得新的进展和突破, 技术的飞跃发展已经成为推动世界经济增长的重要因素。市场经 济的不断发展,促使工业产品越来越向多品种、小批量、高质量、 低成本的方向发展,为了保持和加强产品在市场上的竞争力,产 品的开发周期、生产周期越来越短,于是对制造各种产品的关键 工艺装备—模具的要求越来越苛刻。 一方面企业为追求规模效益,使得模具向着高速、精密、长寿命 方向发展;另一方面企业为了满足多品种、小批量、产品更新换 代快、赢得市场的需要,要求模具向着制造周期短、成本低的快 速经济的方向发展。计算机、激光、电子、新材料、新技术的发 展,使得快速经济制模技术如虎添翼,应用范围不断扩大,类型 不断增多,创造的经济效益和社会效益越来越显著。 2 快速经济制模技术类型 快速经济制模技术与传统的机械加工相比,具有制模周期短、成 本低、精度与寿命又能满足生产上的使用要求,是综合经济效益 比较显著的一类制造模具的技术,概括起来,有以下几种类别。 2.1 快速原型制造技术 快速原型制造技术简称 RPM,是 80 年代后期发展起来的一种新 型制造技术。美国、日本、英国、以色列、德国、中国都推出了 自己的商业化产品,并逐渐形成了新型产业。 RPM 是电脑、激光、光学扫描、先进的新型材料、计算机辅助设 计(CAD)、计算机辅助加工(CAM)、数控(CNC)综合应用的高新技 术。在成型概念上以平面离散、堆积为指导,在控制上以计算机 和数控为基础,以最大柔性为总体目标。它摒弃了传统的机械加 工方法,对制造业的变革是一个重大的突破,利用 RPM 技术可 以直接或间接地快速制模,该技术已被汽车、航空、家电、船舶、 医疗、模具等行业广泛应用。下面简述一下目前已经商业化的几 种典型快速成型工艺。 2.1.1 激光立体光刻技术(SLA) SLA 技术是交计算机 CAD 造型系统获得制品的三维模型,通过 微机控制激光,按着确定的轨迹,对液态的光敏树脂进行逐层扫 描,使被扫描区层层固化,连成一体,形成最终的三维实体,再 经过有关的最终硬化打光等后处量,形成制件或模具。 激光立体光刻技术主要特点是可成型任意复杂形状,成型精度 高,仿真性强,材料利用率高,性能可*,性能价格比较高。适 合产品外型评估、功能实验、快速制造电极和各种快速经济模 具。但该技术所用的设备和光敏树脂价格昂贵,使其成本较高。 2.1.2 叠层轮廓制造技术(LOM) LOM 技术是通过计算机的三维模型,利用激光选择性地对其分 层切片,将得到的各层截面轮廓层层粘结,最终叠加成三维实体 产品。 其工艺特点是成型速度快,成型材料便宜、成本低,因无相变, 故无热应力、收缩、膨胀、翘曲等,所以形状与尽寸精度稳定, 但成型后废料块剥离较费事,特别是复杂件内部的废料剥离。该 工艺适用于航空、汽车等和中体积较大制件的制作。 2.1.3 激光粉末选区烧结成型技术(SLS) SLS 技术是将计算机的三维模型通过分层软件将其分层,在计算 机控制下,使激光束依据分层的切片截面信息对粉末逐层扫描, 扫描到的粉末烧结固化(聚合、烧结、粘结、化学反应等),层层 叠加,堆积成三维实体制件。 该技术最大特点是能同时用几种不同材料(聚碳酸脂、聚乙烯氯 化物、石蜡、尼龙、ABS、铸造砂)制造一个零件。 2.1.4 熔融沉积成型技术(FDM) FDM 技术是由计算机控制可挤出熔融状态材料的喷嘴,根据 CAD 产品模型分层软件确定的几何信息,挤出半流动状态的热塑材料 沉积固化成精确的实际制件薄层 ,自下而上层层堆积成一个三 维实体,可直接做模具或产品。 2.1.5 三维印刷成型技术(3D-P) 3D-P 技术用微机控制一个连续喷墨印刷头,依据分层软件逐层 选择性地在粉末层上沉积液体粘结材料,最终由顺序印刷的二维 层堆积成一个三维实体,犹如不使用激光的快速制模技术。该技 术主要应用在金属陶瓷复合材料的多孔陶瓷预成型件上,其目标 是由 CAD 产品模型直接生产模具或功能性制作。 2.2 表面成型制模技术 表面成型制模技术,主要是利用喷涂、电铸、化学腐蚀等新的工 艺方法形成型腔表面及精细花纹的一种工艺技术,实际应用中包 括以下几种类型。 2.2.1 电弧喷涂成型制模技术 电弧喷涂成型技术的原理是:利用 2 根通电的金属丝之间产生电 弧的热量将金属丝熔化,依*高压气体将其充分雾化,并给予一 定的动能,高速喷射在样模表面,层层镶嵌,形成一金属壳体, 即型腔的内表面,再用充填基体材料(一般为金属粉粒与树脂的 复合材料)加以支撑加固,提高其强度和刚性,连同金属模架组 合成模具。 这种制模技术工艺简单、成本低,制造周期非常短,型腔表面的 成型仅需几个小时,节省能源和金属材料,一般型腔表面仅 2-3mm 厚,仿真性极强,花纹精度可达到 0.5μm。 目前该技术被广泛地用于飞机、汽车的内饰件模具、家电、家俱、 制鞋、美术工艺品等表面形状复杂及花纹精细的各种聚氨酯制品 的吹塑、吸塑、PVC 注射、PU 发泡及各类注射成型模 具中。 2.2.2 电铸成型技术 电铸成型技术的原理同电镀一样,是依样模(现成制品或按制品 图纸制成的母模)为基准(阴极),置放在电铸液中(阳极),使电铸 液中的金属离子还原后一层一层地沉积在样模上,形成金属壳 体,将其剥离后,与样模接触的表面即为模具的型腔内表面。 该技术主要特点是节省材料、模具制造周期短,电铸层硬度可达 40HRC,提高了耐磨性和寿命,粗糙度、尺寸精度与样模完全一 致,适用于注射、吸塑、吹塑、搪塑、胶木模、玻璃模、压铸模 等模具型腔及电火花成型电极的制造。 2.2.3 型腔表面精细花纹成型的蚀刻技术 蚀刻技术是光学、化学、机加工综合应用的一种技术,它的基本 原理是先把花纹图案制成胶片,再把胶片上的花纹图案复制在已 涂上光敏材料的模具型腔表面上,经过化学处理,模具型腔表面 形成不被蚀刻部分的保护层,再根据模具材质,选择相应蚀刻工 艺,将花纹图案蚀刻在模具内表面上。 该技术的主要特点是时间短、费用低,修补破损花纹图案可做到 天衣无缝。 2.3 浇铸成型制模技术 浇铸成型制模技术的共同特点是依样件 为基准,浇铸出凸、凹模,型腔表面不需要机械加工。实际制模 中主要有以下几种类型。 2.3.1 铋锡合金制模技术 铋锡合金快速制模技术是经样件为基准,以 Bi-Sn(铋锡)二元共 晶合金(熔点 138℃,胀缩率万分之三)为材料,有精密铸造的方 法同时铸出凸模、凹模、压边圈的一种技术。该技术的特点是制 模成本低,合金可重复使用,制造周期短,尺寸精度高,形状、 尺寸与样件完全相符,一次铸模寿命可达 500-3000 件,非常适 合新产品开发、工艺验证、样品试制及中小批量和平。 2.3.2 锌基合金制模技术 这是一种以样件(或样模)为基准,以熔点为 380℃左右的锌基合 金为材料,分别浇注凸、凹模,原则上型腔表面不进行机械加工 的一种制模技术。该技术特点是制模成本低、周期短,适用于制 作薄板大型拉伸模、冲裁模及塑料模。 2.3.3 树脂复合成型模具技术 这是一种以样模(或工艺模型)为基准,以树脂或其复合材料为流 体材料,先浇注出凸(凹)模,再依据凸(凹)模贴上蜡片(间隙层), 浇注凸(凹)模。该技术成型的型腔表面不需机械加工。 该技术与 CAD/CAM 相结合,特点是模具尺寸精度高、制造 周期短、成本低,是新产品试制、小批量生产工艺装备的新途径。 适用于制作大型覆盖件拉伸模(也可局部镶钢)、真空吸塑、聚氨 酯发泡成型模、陶瓷模、仿型*模、铸造模等。 2.3.4 硅橡胶制模技术 该技术以制件原型或模型为基准,将柔 态硅橡胶制做成块,再*高压力与模型完全吻合。 2.4 挤压成型技术 2.4.1 冷挤压成型 利用铍铜合金的良好的导热性和稳定性,经固熔时效处理后,采 用冷挤压制造模具凹模型腔。其特点是制造周期短,型腔精度高 (IT7 级),表面粗糙度 Ra=0.025μm,强度高,寿命可达 50 万次, 无环境污染。 2.4.2 超塑成型制模技术该技术是利用金属材料在细化晶粒、一 定成型温度、低变形速率条件下,材料具有最佳超塑性时,将事 先制作好的凸模,用较小的力便可挤压出凹模的一种快速经济制 模技术。超塑成型材料的典型代表是 Zn-22%AL。 2.5 无模多点成形技术 无模多点快速成形技术是以 CAD/CAM/CAT 技术为主要手段,利 用计算机控制高度可调基本体群形成上下成形面,代替传统模具 对板料进行三维曲面成形的又一现代先进制造技术。此项技术可 以随意改变变形路径与受力状态,提高材料的成形极限,可反复 成形,以此消除材料内部的残余应力,实现无回弹成形。 2.6 凯维朗(KEVRON)钢带冲裁落料制模技术 新型钢带冲裁落料制模技术是一种不同于一般具有凸、凹模结构 的钢带模,它是由单刃钢带与特制垫板组成的新型快速经济制模 技术。这种模具重量轻,一般只有 200kg,加工精度为 ± 0.35-0.50mm,可适合各种黑色和有色金属的 0.5-0.65mm 厚 的板料加工。寿命可达到 5-25 万次,制造成本低。 2.7 模具毛坯的快速制造技术—实型铸造 由于大量的模具是属于单件或小批量生产,模具毛坯的制造质量 和周期及成本对最终的模具质量和周期及成本的影响是至关重 要的。 现代模具毛坯已广泛地采用子实型铸造技术,所谓实型铸造就是 利用泡沫塑料(聚苯乙烯—PS 或聚甲基丙烯酸酯—PMMA)制作代 替传统的木模或金属模,造型后不需取出模型,便可以浇铸,泡 沫塑料模型的高温液体金属作用下,迅速燃烧气化而消失,金属 液取代原来泡沫塑料模型所占有的位置,冷凝后形成铸件。实型 铸造在实际应用中有下列几种情况。 2.7.1 干砂实型铸造 即用 55-100 目的全干没有任何粘结剂的石英砂造型,用 EPS 或 PMMA 泡沫塑料制作的模型涂挂 0.2-1mm 厚透气性良好的耐火 涂料层,以提高铸件表面光洁度,防止粘砂或塌箱。 2.7.2 负压实型铸造 负压实型铸造又称 V 法造型。该技术是使用全干而无粘结剂的石 英砂做型砂,用 EPS 或 PMMA 泡沫塑料做模型,在塑料薄膜的 密封条件下,让整个铸型在负压条件下(线MPa)进 行液体金属浇铸,铸件凝固后解除负压即可得到表面光洁的铸 件。 2.7.3 树脂砂实型铸造 利用树脂砂做型砂,用 EPS 或 PMMA 泡沫塑料做模型,在常温、 常压下进行液体金属浇铸而制取铸件。利用实型铸造的技术制造 模具毛坯具有尺寸精度高(ISO9 级),加工余量小(一般在 5mm 左右),不需要拔模斜度,不需要制型芯与泥芯撑,节省金属材 料,节省做木模型的木材,制造周期短,成本低。该技术适合大 型、复杂、单件模具毛坯的生产。 陶瓷型精铸、失蜡精铸等技 术在提高模具毛坯精度、降低加工工时、缩短制造周期、降低成 本等方面也显示出其特有的优越性。 2.8 其它方面技术 为了简化模具的结构设计,降低模具成本,缩短模具制造周期, 在国内外也先后出现了一些其它方面新技术的应用,如快换模 架、冲压单元、刃口堆焊、镶块铸造、氮气弹簧等。 2.8.1 氮气弹簧在模具上的应用 氮气弹簧是一种新型弹性功能部件,用它代替弹簧、橡胶、聚氨 酯或者气垫,它能够准确地提供压边力,在较小空间便可产生较 大初始弹压力,不需预紧,在模具整个工作过程中弹压力基本恒 定。弹压力大小及受力点位置可随时、准确、方便地调整,简化 模具拉伸、压边、卸料等结构,简化模具设计,缩短制模周期, 调试模具方便,缩短更换模具时间,提高生产效率。 2.8.2 快速换模技术 由于产品品种的增多,使模具在生产中更换变得十分频繁,于是 如何缩短冲压设备的停机时间,提高生产效率,快速换模技术受 到了人们的关注。 目前发达工业国家的一些大公司换模速度达到了惊人的程度,是 否具有快速换模技术已成为企业技术进步的一项标志。总的趋势 就是减少模具在设备上安装、固定、调整的时间,这既要在设备 结构设计上予以考虑,又要在模具的结构设计、标准化方面予以 考虑,将机上的作业尽可能地放在机下做。 2.8.3 冲压单元组合技术 冲压单元组合技术是将常规的冲模分解为一个个简单的单元冲 模,根据工序件的要求,排列组合,在同一次冲程内完成多种冲 压工序的新型工艺装备,工作时冲压单元不与冲床滑块联接,只 需滑块打击即可完成冲压工作。单独使用时它就是 1 副完整模 具。它可以用来加工板料或型材的冲孔、落料、切角、切槽、切 断及浅拉伸等。具有组装快捷、使用方便、通用性强、经济性好 等特点,特别适合多品种、中小批量生产。 2.8.4 刃口堆焊技术 在冲模制造中,以普通灰铸铁为基体,在刃口部位堆焊高硬度的 合金钢,以代替模具钢镶块,这一技术成为世界先进工艺之一。 这是一项节省制造工时,节省昂贵的模具钢材,缩短模具制造周 期的快速经济制模技术。 目前熔化极氩弧焊技术的应用,大大地提高了刃口堆焊的速度和 质量。这项技术世界各国模具行业已广泛采用,取得了良好的经 济效益。 2.8.5 实型铸造冲模刃口镶块技术 这是一种用实型铸造的工艺方法制造冲模刃口的方法,即用合金 钢铸件镶块代替锻造合金钢镶块。目前由于铸造工艺和热处理工 艺不断完善和提高,铸造镶块的内在质量有了保证,故其应用范 围在不断扩大。这项以铸代锻的新技术的突出特点是节省贵重模 具钢材,简化模具制造工序,由于加工余量小,节省了大量机加 工工时,缩短模具制造周期,降低模具成本。 2.8.6 可加工塑料在模具制造中的应用 可加工塑料在发达的工业国家应用较普遍,特别是在汽车、飞机 等制造业中,主要代替木材或金属制作汽车车身主模型、*模、 检具和铸造模型等。可加工塑料的主要特点是兼备木材和金属的 优良加工性能,制作工艺简捷(可采用模塑、浇注、拼粘、雕塑 等方法)、尺寸稳定性好、不变形、耐潮湿、耐腐蚀、易修复、 易改型、重量轻、制作周期短、成本低。 3 结束语 快速经济制模技术种类很多,其所具有的特点、应用范围各不相 同,本文仅能概括地做一些简单介绍,每种技术在具体应用和实 施过程中尚有许多具体的工艺过程、工艺参数及其技术特性。 模具是基础工业之一,在全球化市场经济和各种高新技术的迅猛 发展形势下,快速经济模具赋予了新的使命和全新的内涵,分类 不断增加,快速经济制模材料向着多品种系列化迈进,工艺不断 有新的创新和突破,与之配套设备相继问世,服务领域在不断地 拓宽,创造的经济效益越来越显著。随着商品经济的发展,激烈 的市场竞争,产品更新换代的加速,对快速经济制模技术在缩短 周期、降低成本,提高精度和延长寿命方面的要求势必会越来越 高。由于它能使企业赢得市场,创造显著的经济效益,越来越受 到企业家的青睐和有关领导部门的极大关注与政策资金的支 持。 各种快速经济制模技术在推广应用过程中也会不断完善成熟和 发展。由于高新技术的发展,各种技术的复合与渗透,为适应生 产中的不同需求,今后必定会形成一些新型、节约能源、节约材 料的快速制模技术


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