提要：将电弧金属喷涂技术与迅速原形制作（RPM）技术相接合，试验一种新的简易板材拉延生产模型制作办法。实践表明此办法制模成本低、周期短，所制作的生产模型综合性能优于其他简易生产模型，如低熔点合金模、金属粉天然树脂模等，在自由球面拉延模的制作中有美好的应用前面的景物。
    网站关键词：生产模型制作，电弧喷涂，迅速原形，板材成形前言自由球面拉延件在交通工具车身中霸占非常大比例，这一类零件冲压工艺复杂，其生产模型制作周期长、成本高，普通要经过反反复复调整、修正能力满意要求。为了应对紧张的市场竞争，在新品研发或小批量试着制做常常常认为合适而使用简易生产模型，如低熔点合金模、锌基合金模、金属粉天然树脂模等。这些个生产模型具备制作周期短、成本低的长处，但他们也各有不充足，如低熔点合金、锌基合金凝结收缩率较大（1百分之百），制模时不易于扼制尺寸精密度，前者还要数量多用到我国稀缺的材料铋；金属粉天然树脂模硬度和耐磨性较差。
    本文将电弧喷涂技术和RP&M技术相接合，征求一种新的薄板自由球面拉延模迅速制作办法。近十几年，电弧喷涂技术在分子化合物塑料成形生产模型制作中获得应用，但相关其在板材成形生产模型制作中的应用少有报导，本文在这方面作了一点考求性的办公。最后结果表明此办法速率高、成本低，生产模型外表硬度高于低熔点合金模和金属粉天然树脂模，有美好的应用前面的景物。
    电弧喷涂生产模型制作独特的地方及工艺过程。1电弧喷涂原理及独特的地方时代，美国TAFA企业推出新的电弧金属喷涂设施，率先成功实现了电弧金属喷涂在生产模型制作中的应用[1]。到现在为止，国内有多家企业和研讨所出产电弧喷涂设施和喷涂用丝材，市场供给的丝材品种有铝、锌、铜、不锈钢、超低碳不锈钢、铝青铜器、巴氏合金、复合材料等[2]。
    电弧喷涂的基本原理是以两根作别接直流电源正阴极的金属丝（Φ2～3mm）作自耗性电极，利用其端部萌生的电弧将自身熔融；处于电弧点正后方的喷嘴儿射出高速、高压空气使熔融的金属摆脱且雾化成微粒，以极高速度撞击基体外表，扁平化，形成光溜、细致精密、低气眼率的金属涂层。电弧喷涂工艺参变量主要有：电压、电流、雾化大气的压力、送丝速度、喷枪移动速度和喷涂距离等。
    电弧喷涂的主要长处有[3]：（1）涂层性能特别好，颗粒变型充分，孔隙率低，涂层细致精密。（2）喷涂时作件受热微小，基材未变型，涂层应力小。（3）喷涂速率高。（4）节省能量物质，能量物质利用率可达60百分之百～90百分之百。（5）安全靠得住，操作灵活。
    电弧喷涂制模工艺过程及独特的地方可用以电弧喷涂的材料众多，但因为高熔点合金收缩应力太大容易出现裂缝，故到现在为止用于生产模型制作的多是锌、铝及其合金。电弧喷涂制模的普通步骤如图1所示：
    图1电弧喷涂生产模型制作工艺过程电弧喷涂制模技术具备以下长处：
    制模时间短，有帮助于新产品研发，合乎一天一天地走向紧张的市场竞争的需要。
    成本低，在新品研发或小批量出产时，制导致本仅是用机床出产的1/10、铝铸造法出产的1/2[1]，且工艺简单，便于掌握，不必价钱极其昂贵、复杂的机加工设施。
    与非金属材料生产模型，如金属粉天然树脂模相形，生产模型的外表硬度、耐磨性、粗糙度等性能有较大的增长。
    复型性好，适合使用于各种原形材料，如金属、木料、蜡或环氧气天然树脂；制模精密度高，无热扭曲或热收缩问题，喷涂时原形外表温度普通不超过66℃[1]。
    原形尺寸不受限止，从数平方毫米到数平方米的零件都可施行喷涂。
    迅速原形（RP）技术独特的地方电弧金属喷涂制模需求首先取得零件原形。曾经，对于自由球面的板材冲压件，原形的制备和改正比较艰难。今日，一天一天地走向成熟的RP技术为此供给了敏捷便捷的解决路径。
    迅速原形制作（RPM-Rapid Prototyping Manufacturing）是80时代末美国3D企业首先研发的全新概念制作技术[4]，90时代初我国着手开始工作这方面的开发办公，到现在为止清华大学的LOM、FDM，西安交通大学的SLA，华中理工大学的LOM，南京航空航天大学、北京隆源企业的SLS等RP设施均已投入市场或供给服务[5]。
    迅速原形制作技术的基本原理如图2所示：
    图2迅速原型制作系统办公原理技术成功实现了制作的绝对柔性化和数码化，其冒尖长处如下所述：
    迅速性：经过STL文件可与几乎全部的CAD造型系统无缝连署，从ＣＡＤ板型到完成原形制造一般只需几到几十钟头，可成功实现产品研发的迅速闭环反馈。
    高度柔性：RP制造过程实质上是信息传交和改换过程，它无须工夹具，无庸出产准备，零件的预设和改正只牵涉到其CAD板型。
    成型零件无复杂性工艺限止：以重复的简单二维操作成型复杂的三维零件，可以成功实现高度半自动化和手续化，尤其适应于成型式样复杂、传统办法难于制作甚至于没有办法制作的零件。
    高度集成化：CAD数值改换成STL款式后，即可着手RP制造，同传统的数字控制加工办法相形，克服了CAD/CAM集成时CAPP这一瓶颈问题。
    电弧喷涂板材成形模实践选取Audi车门的1∶5原形为实践对象，认为合适而使用电弧喷涂技术制作其冲压生产模型并实际冲压，考察工艺的行得通性和冲压品质。
    原形制作交通工具车门归属3D自由球面造型，用普通加工手眼难于迅速正确地获得其原形。认为合适而使用西安交通大学研究制造的LPS-600A激光迅速度完成形系统在24钟头内即获得了1∶5的Audi车门原形（图3、4），原形精密度0.1mm。
    图3 Audi车门（1：5）生产模型凹模天然树脂原形图4 Audi车门（1：5）生产模型凸模、压边圈天然树脂原形翻制生石膏模生产模型型面有大块没有凹凸平面或物体表面的大小，若直接在天然树脂原形上喷涂金属易萌生涂层脱落现象，为此，用天然树脂原形翻制生石膏模作为喷涂板型。生石膏具备美好的复型性，且与金属涂层有较强的沾接力，是制造喷涂板型的令人满意材料。为增加生石膏板型的强度，在那里面参加10百分之百的高超度士敏土高铝625。翻制的生石膏板型如图5、6所示。
    图5生石膏模—凹模图6生石膏模—压边圈、凸模电弧喷涂通过反反复复尝试，喷涂参变量取为：电压30V、电流80A、送丝速度1m/min、空大气的压力力0.65~0.75MPa、喷涂距离140mm。
    在电弧喷涂前，需在生石膏板型上喷涂隔离剂。隔离剂有两方面的关紧效用，其一是开释涂层收缩应力，以避免涂层在喷涂过程中萌生脱落；其二是对表层生石膏施行巩固。
    喷涂金属为Zn-Al伪合金，其涂层机械性能靠近Al，喷涂工艺性能靠近Zn，制备工艺简单，是一种具有良好综合性能的电弧喷涂生产模型制作材料[6]。
    因为生产模型平面或物体表面的大小较大，喷枪移动速度要尽力大，以使金属微粒之间紧急接合。在型面比较没有凹凸处，喷涂厚度取1~2mm；在过渡圆角区或型面变动比较猛烈的部位喷涂厚度取3~4mm。铝氧化电源浇注添充料将喷好金属涂层的生石膏板型置入预先准备好的金属框内，再将预制好的钢或生铁生产模型基体固定好，基体与喷涂型面间的窟窿眼儿距离维持在10~20mm，那里面浇注补充料。
    补充料主要由环氧气天然树脂850S、固化剂聚酰胺651、100#恢复铁粉组成。操作步骤：①将850S加热到30~50℃，而后参加10百分之百的丙酮稀释，已以增加其流动性；②将恢复铁粉烘烤到50~60℃，倒入850S中拌和，拌和平均后将混合物静置1~2钟头，以使空气充分排出；③参加固化剂拌和平均，静置10~15分钟；④将添充料一次灌注生产模型框架，保暖35℃2~4钟头，继续在室温下固化24钟头即可脱模。
    脱模及外表打光生石膏与金属喷涂层的接合较为紧急，但其性脆，认为合适而使用破碎法很容易脱模。对于型面十分复杂的零件可认为合适而使用溃散生石膏，这种生石膏固化后加热到160℃在水中泡在水中即自我粉碎，脱模十分便捷。
    电弧金属喷涂及生石膏翻模的复型性都美好，所以最终获得的生产模型精密度和外表粗糙度主要决定于于光固化天然树脂原形的精密度和粗糙度，脱模后生产模型外表只需简单打光即可。制作好的生产模型如图7所示。
    图7电弧喷涂生产模型图8实际冲压样件试冲压试冲压在XPSCEF-100型双动冲压尝试机向上行。压力机的主缸压力100吨，压边缸压力20吨。试冲毛坯为0.6mm的08Al低碳钢板。冲压好的样件如图8所示。
    论断应用电弧喷涂技术制作金属板材成形生产模型是一种新的试验，经过以上实践获得一点经验和有意义的最后结果，同时也发觉不少问题需作进一步的研讨。
    应用电弧喷涂技术制作金属板材成形生产模型成本底、周期短；比较适合使用于型面无猛烈变动的自由球面成形模的制作。与RP技术相接合使生产模型制作速率大大增长。高频整流器本办法制作板材成形模工艺简单、速率高、设施要求低、生产模型外表粗糙度好。机械性能测试最后结果：气眼率0.8百分之百、抗拉强度38MP、硬度67HV。
    因为试压数目较少（20件），故到现在为止还难于确认电弧喷涂板材成形模的生存的年限范围。但其生存的年限应在金属粉天然树脂模之上，有报导表明金属粉天然树脂模的生存的年限可达2000件以上[7,8]。与金属粉天然树脂模大致相似，在电弧喷涂生产模型的关紧受力部位，如过渡圆角、拉延筋处嵌入钢或生铁块可大大增长其强度和生存的年限。
    到现在为止实用的制模材料还仅限于锌、锌铝合金、锌铝伪合金等低熔点金属，与其他高熔点金生肖形其最大的问题是强度低、耐磨性差。西安交通大学先进制作技术研讨所正在施行的研讨表明，采取一定的工艺处理办法可使锌铝合金涂层的硬度从到现在为止的67HV升涨到120HV以上。将锌铝铜合金用于电弧喷涂制模工艺的研讨也在施行当中。