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鋼材/模具

激光加工在模具行業(yè)的應(yīng)用概述(二)

星之球激光 來源:機(jī)械專家網(wǎng)2012-06-05 我要評論(0 )   

模具激光制造 1) 激光間接成模工藝 ①立體光造形(Stereo Lithography Apparatus,簡稱SLA)工藝是利用紫外激光束逐層掃描光固化膠的方法形成三維實(shí)體工件的。1986年美國3...

 

模具激光制造 

 

1) 激光間接成模工藝 

 

①立體光造形(Stereo Lithography Apparatus,簡稱SLA)工藝是利用紫外激光束逐層掃描光固化膠的方法形成三維實(shí)體工件的。1986年美國3D Systems公司推出了商品化樣機(jī)SLA-1。SLA工藝的最高加工精度能達(dá)到0.05mm。

 

②薄層疊片制造(Laminated Object Manufacturing,簡稱LOM)工藝采用薄片材料,如紙、塑料薄膜等,由美國Helisys公司于1986年研制成功。通過反復(fù)CO2激光器切割和材料粘貼,得到分層制造的實(shí)體工件。LOM工藝的特點(diǎn)是適合制造大型工件,其精度達(dá)到0.1mm。

 

③選擇性激光燒結(jié)(Selective Laser Sintering,簡稱SLS)工藝是利用粉末狀材料成形的,由美國德克薩斯大學(xué)奧斯汀分校的于1989年研制成功,通過用高強(qiáng)度的CO2激光器逐層有選擇地掃描燒結(jié)材料粉末而形成三維工件,SLS工藝最大的優(yōu)點(diǎn)在于選材較為廣泛。 

上述三種激光快速成形技術(shù)由于發(fā)展時間長,技術(shù)相對比較成熟,在國內(nèi)外都得到了較為廣泛的應(yīng)用。但上述方法形成的三維工件都不能直接作為模具使用,需要進(jìn)行后續(xù)的處理,所以稱之為激光間接成模工藝。主要的處理方法有以下三種:

 

①快速成形工件處理后用作模具。LOM制作的紙模經(jīng)表面處理直接代替砂型鑄造木模;或者用LOM制作的紙模具經(jīng)表面處理直接用作低熔點(diǎn)合金鑄模、注塑模;或失蠟鑄造中蠟?zāi)5某尚文?。SLS制作的工件經(jīng)滲銅后,作為金屬模具使用。

 

②用快速成形件作母模澆注硅橡膠、環(huán)氧樹脂、聚氨脂等材料制作軟模具。

 

③用快速成形件翻制硬模具。一種是直接用LOM制作紙基模具,經(jīng)表面金屬電弧噴鍍和拋光后研成金屬模;另一種是金屬面硬背襯模具。上述硬模具可用于砂型鑄造、消失模的壓型制作、注塑模以及簡易非鋼質(zhì)拉伸模。 

 

用上述激光間接成模工藝制作模具,既避開了復(fù)雜的機(jī)械切削加工,又可以保證模具的精度,還可以大大縮短制模時間、節(jié)省制模費(fèi)用,對于形狀復(fù)雜的精度模具,其優(yōu)點(diǎn)尤為突出。但是,目前還存在著模具壽命相對較短的缺點(diǎn),所以上述激光間接成形模具較適合于小批量生產(chǎn)。 

 

2) 激光直接成模工藝 

 

選擇性激光熔化(Selective Laser Melting,簡稱SLM)技術(shù)是在選擇性激光燒結(jié)(SLS)技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。SLM的特點(diǎn)為:

 

(1)使用高功率密度,小光斑的激光束加工金屬,使得金屬零件具有0.1毫米的尺寸精度。

 

(2)熔化金屬制造出來的零件具有冶金結(jié)合的實(shí)體,相對密度幾乎能達(dá)到100%,大大改善了金屬零件的性能。

 

(3)由于激光光斑直徑很小,因此能以較低的功率熔化高熔點(diǎn)的金屬,使得用單一成分的金屬粉末來制造零件成為可能。

 

激光多層(或稱三維/立體)熔覆直接快速成形技術(shù)是在快速原型技術(shù)的基礎(chǔ)上結(jié)合同步送料激光熔覆技術(shù)所發(fā)展起來的一項(xiàng)高新制造技術(shù),其實(shí)質(zhì)是計(jì)算機(jī)控制下的三維激光熔覆。

 

由于激光熔覆的快速凝固特征,所制造出的金屬零件具有均勻細(xì)密的枝晶組織和優(yōu)良的質(zhì)量,其密度和性能與常規(guī)金屬零件相當(dāng)。激光多層熔覆發(fā)展出了多種方法,其中最具代表性的是美國Sandia國家實(shí)驗(yàn)室(Sandia National Laboratories)研發(fā)的稱作激光工程化凈成形技術(shù)(Laser Engineered Net Shaping,簡稱LENS)的金屬件快速成形技術(shù)。采用該方法已成功制造了不銹鋼,馬氏體時效鋼,鎳基高溫合金,工具鋼,鈦合金,磁性材料以及鎳鋁金屬間化合物工件,零件致密度達(dá)到近乎100%。

 

選擇性激光熔化(SLM)技術(shù)和激光工程化凈成形(LENS)技術(shù)由于成形件致密性好,且具有冶金結(jié)合組織及精度高,制成的模具壽命長的特點(diǎn),已得到了工業(yè)界和學(xué)術(shù)界的普遍重視,在國外已推出了多種設(shè)備樣機(jī),有的甚至開始商品化了;而國內(nèi)目前的研究和應(yīng)用還處于起步階段。

 

 

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