作者::快速凝固加工工艺(RSP)是一种适合于生产注塑模具和冲压模具的喷射成形技术。这种方法把快速凝固加工和网状材料加工结合在一个单步执行。这种喷射堆积成型的方式取代了常规模具制造中使用的昂贵的机械加工方法,并减少了周转时间。此外,快速凝固抑制碳化物的析出和增长、促使铁素体工具钢被人工老化,为代替传统热处理提供了独特的益处。喷射成形工具钢H13描述了热处理过程中的材料性能和微观结构的转变。引言注塑模具和冲压模具,以及相关的工具常被用来制造我们每天都在家里或工作中使用的塑料和金属部件。这一加工出所希望的零件形状(模芯和型腔)的过程包含锻制工具钢或者金属铸件毛坯,增加冷却通道、排气孔和其他机械性能,接着是磨。许多注塑模具和冲压模具需进行热处理(奥氏体化/淬火/回火)以改善金属性能,接着是最后的研磨和抛光以实现期望的效果[1]。模具的传统制造方法是非常昂贵和费时的,因为:,都反映了所需零件的形状和结构。。对于长期生产来说,工具钢产业是其骨干产业。加工工具钢是资本密集型设备,因为个别加工步骤往往需要专门的加工设备。。许多个体零件必须正确装配和校正才能使最终产品正常运行。注塑模具的费用因规模大小和复杂程度,从大约1万美元到30万美元以上不等,并有3到6个月的制造周期。零件检查和资格认证可能需要额外的3个月。大型传输机器的压铸模具和制造汽车车身面板的金属板冲压模具成本可能会超过100万美元。制造周期通常大于40周。每年一个大型汽车公司投资约10亿美元在制造部件进入其新的轿车和卡车生产线上。喷射成形为降低成本和减少制造时间提供了巨大的可能性,省去了很多如加工、研磨、抛光的单步工序。另外,喷射成形提供了强有力的手段来抑制合金元素的凝固和碳化物的形成,在大多数铁素体工具钢中都能创造有利的亚稳相。因此,相对较低的温度处理沉淀硬化可用于制造特定性能的金属,如硬度,韧性,抗疲劳强度和刚度。本文介绍了喷射成形技术对于生产H13工具钢的注塑模具和冲压模具的应用,以及低温热处理所带来的好处。快速凝固加工工艺快速凝固加工工艺(RSP),是一种适合生产注塑模具和冲压模具的喷射成形技术[2-4]。这种方法把快速凝固加工和网状材料加工结合在一个单步执行。从CAD软件到高精度工具钢所使用的一个合适的快速原型(RP)技术解释了一般概念上所涉及模具设计转换,如立体平板印刷。一般是用氧化铝或熔融石英把一个模板转变为一个浇注陶瓷。紧接着是用喷射成形喷一层厚厚的工具钢(或其它合金)沉积物在模板上的方式获得所需的形状、表面纹理和细节。由此合成的金属块冷却到室温与模具分离。通常,沉积物的外表面被加工成方形,在一个控股块中能够被用来作为插入物,如MUD结构[5]。在一个机器工作的情况下,加工总周转时间大约是3天。,它让制造注塑模具和冲压模具的过程成为设计周期前期的一部分。真正的原型零件用相同的生产加工计划可以被制成预定形状、尺寸和性能。若零件是合格的,它能像普通零件一样被用于生产加工。使用数字化资料库和RP技术可以很容易的修改设计上的内容。实验步骤氧化铝基陶瓷(Cotronics780[6])是浆体通过硅橡胶模具或格式机冷冻模具铸造的。完成后,陶瓷模型脱离模具,在干燥室烘干并冷却到室温。H13工具钢是由在内部设计和建造的温度约100°C、压力由有工作台刻度的收敛/发散喷雾嘴控制的氮气保护层中诱导融化的。喷雾装置在惰性气体中能最大限度地减少漂浮状态的氧化液滴,因为它们存放的加工模式比率大约是200公斤/小时。。对于延伸性和硬度的要求,。在没有氮气的火炉中对样品进行热处理。为防止脱碳,每个涂有氧化硼的样品都放置在一个密封的金属箔包内。把样品放在400至700°C的温度范围内人工老化,随后空冷。常规热处理H13钢的是在1010°C的温度持续30分钟使它奥氏体化,随后空冷,再在538°C的温度两次回火。在室温下,微硬度测量使用的是平均每10微刻度读数的M型维氏硬度测试仪。工具钢被腐蚀(3%硝酸浸蚀液)的微细结构的光学评估使用奥林巴斯的PME-3金相显微照片和安瑞1830年电子扫描显微镜。相成分通过能量分散光学(EDS)分析。超范围喷涂粉末的分析由麦奇克系列微粒分析器在来筛去200微米的粉末样品覆盖的粗糙表面。样品密度由利用阿基米德原理工作的梅特勒天平(型号AE100)的排水量来测试。用INEEL(国家工程与环境实验室)开发的一维计
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