第五章 金属电弧喷涂快速制模技术
5.5 电弧喷涂制模关键工序研究 5.5.2 脱模剂
2、脱模剂的作用与选择原则
A面是原型零件制品；B层是脱模剂；C面为 模具内表面，一般喷涂到模具内表面上的脱模 剂是取向排列，极性集团向着模具表面，通过 物理吸附或化学键结合形成一个脱模剂层，可 用来降低原型零件与模具表面附着力。
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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 （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。
5.4 金属电弧喷涂工艺参数对涂层结合强度分析
4、喷涂气压
电弧喷涂制模是使用压缩空气，将熔化的金属 雾化成微粒并喷射到原型表面。 因此，要求压缩空气具有一定稳压压力，并且 保证空气干燥、清洁。
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5.4 金属电弧喷涂工艺参数对涂层结合强度分析 5.4.1 实验用材料 本实验采用￠3mm纯铝线材，喷涂在模型表面上 W 铝材成分为： cu 0.0096%,WFe 0.15%,WSi 0.14%
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5.5 电弧喷涂制模关键工序研究 5.5.1 喷涂样件（母模）
（1）对于锌、锌铝合金等中低熔点金属喷涂 制模而言，目前主要采用改性后的半水石膏材料 制作毛坯，干燥后经高速数控加工得到喷涂母模； （2）对于高熔点、高硬度金属电弧喷涂制模 而言，金属微粒达到母模表面的温度很高，必须 采用耐高温基体材料制作母模，同时母模还必须 具有较好的高温强度和较低的线胀系数，无焙烧 陶瓷母模是一种理想的喷涂基体。
5.5 电弧喷涂制模关键工序研究 5.5.2 脱模剂
1、脱模剂在电弧喷涂制模中的作用
（1）涂到原型零件上的脱模剂能够为喷涂 金属熔滴与原型零件表面提供可靠的结合表面， 使喷涂金属熔滴顺利地沉积到原型零件表面， 因为在光滑的表面上喷涂金属时，很多金属颗粒 会脱落。 （2）脱模剂能使喷涂层顺利地与原型零件基体 脱开。 （3）脱模剂还有隔热作用，避免零件过热。
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5.5 电弧喷涂制模关键工序研究 5.5.1 喷涂样件（母模） 在电弧喷涂前，需要对样件表面的尖角、大平 面等进行预处理。模型尖角处，在喷涂时，涂层 易开裂，样件应避免尖角。 在处理具有较大平面的问题时，如分型面， 必须在大平面的圆周安装工艺筋或加工工艺槽。
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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 电弧喷涂制模关键工序研究 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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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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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。
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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、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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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
5.5 电弧喷涂制模关键工序研究 5.5.2 脱模剂
2、脱模剂的作用与选择原则
电弧喷涂制模中，脱模剂的选择原则： （1）具有良好的脱模性能； （2）具有一定的耐热性能，受热不发生碳化分解 （3）不腐蚀喷涂材料； （4）表面张力在17-23N/m之间，有良好的成膜 性能。
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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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
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5.4 金属电弧喷涂工艺参数对涂层结合强度分析 电弧喷涂的主要工艺参数有喷涂距离、喷涂 角度电弧功率、熔丝电压和送丝电压、喷涂电流 和喷涂气压等。
1、电弧功率
电弧功率是由电源所决定的，它是影响模具型腔 的主要因素。 功率过小，起弧困难或断弧，喷涂的金属材料 不能很好熔化，影响镀层的结合强度。 功率过大，喷涂的金属材料过热，金属微粒的 表面氧化严重，降低喷涂层的力学性能。
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5.4 金属电弧喷涂工艺参数对涂层结合强度分析 5.4.4 涂层厚度试验
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5.4 金属电弧喷涂工艺参数对涂层结参数对结合强度的影响
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5.4 金属电弧喷涂工艺参数对涂层结合强度分析 5.4.5 实验结果及分析
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5.5 电弧喷涂制模关键工序研究 主要工艺环节为： （1）母模制作 （2）母模表面预处理 （3）电弧喷涂 （4）填充背衬材料 （5）脱模及后处理
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5.5 电弧喷涂制模关键工序研究
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5.5 电弧喷涂制模关键工序研究 5.5.1 喷涂样件（母模） 电弧喷涂模具的特点是以样件为基准，模具 型腔尺寸、几何精度完全取决于样件，样件的 设计应根据产品形状的工艺要求决定其形状、尺寸。 制造样件的材质比较多，如石膏、石墨、树脂、 陶瓷、木材、金属等，也可用产品实物做样件。
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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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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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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 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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5.4 金属电弧喷涂工艺参数对涂层结合强度分析
2、喷涂距离
喷涂距离是指喷涂制模时，喷枪嘴到原型之间 的距离。喷涂距离直接影响到喷涂层的质量。 距离过大，冲击到原型表面上的金属微粒的温度 和速度都将下降，动能减小，塑性变差，镀层组织 疏松，强度降低，沉积效率下降。 距离过小，喷涂温度升高，模具型腔容易产生 热变形，影响模具精度。
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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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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 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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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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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
1、喷涂工艺参数对结合强度的影响
第五章 金属电弧喷涂快速制模技术
5.4 金属电弧喷涂工艺参数对涂层结合强度分析 5.4.5 实验结果及分析
2、喷涂厚度对结合强度的影响
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5.4 金属电弧喷涂工艺参数对涂层结合强度分析 5.4.5 实验结果及分析
2、喷涂厚度对结合强度的影响
WAl 99.7%;
结合强度试验所用的粘结剂为郑州化工厂生产 的“302”强力胶，其粘结强度为28～32Mpa.
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5.4 金属电弧喷涂工艺参数对涂层结合强度分析 5.4.2 喷涂工艺
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5.4 金属电弧喷涂工艺参数对涂层结合强度分析 5.4.3 涂层结合强度试验
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5.4 金属电弧喷涂工艺参数对涂层结合强度分析
3、喷涂角度
喷涂角度是指电弧喷涂成型时喷嘴气流轴线与 被喷原型之间的夹角。 此夹角以垂直于原型表面为最好，特殊情况下 不应小于40，否则会产生”遮蔽效应”,即有些 细节部分不能被喷涂到。
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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