淺談激光加工技術(shù)在模具制造中的應(yīng)用-文庫吧資料
2025-08-05 23:26本頁面
【正文】 s~106攝氏度/s）到相變溫度以上而又低于溶化溫度時發(fā)生奧氏體轉(zhuǎn)變，在激光離開照射部位以后，通過材料自激冷卻作用進(jìn)行淬火，是材料表層快速冷卻（106攝氏度/s~108攝氏度/s）得到淬火組織。激光相變硬化過程是復(fù)雜的快速加熱和冷卻過程。對形狀復(fù)雜的模具，最理想的表面處理方式是用激光進(jìn)行，它幾乎不變形，表面硬度比常規(guī)處理方式的硬度高，并且更耐磨，使用壽命更長。3 模具表面激光改性模具表面處理一直是機(jī)械加工領(lǐng)域中所重視的問題。日本中川威雄研究室早在80年代就應(yīng)用金屬薄板 LOM技術(shù)實(shí)現(xiàn)了金屬模具的分層快速制造。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。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)英文是Laser Engineered Net Shaping，簡稱LENS的金屬件快速成形技術(shù)。 激光工程化凈成形技術(shù)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。選擇性激光熔化技術(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。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)。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。③用快速成形件翻制硬模具。SLS制作的工件經(jīng)滲銅后,作為金屬模具使用。主要的處理方法有：①快速成形工件處理后用作模具。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。（2）成型特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：材料適應(yīng)性廣；直接制造金屬功能件；成型工藝比較簡單；精度較高。粉末完成一層后，模型缸活塞下降一個層厚，鋪粉系統(tǒng)鋪設(shè)新粉，控制激光束掃描燒結(jié)新層。工作時送粉缸活塞上升，由鋪粉輥將粉末在模型缸活塞上均勻鋪上以層，計(jì)算機(jī)根據(jù)原型的切片模型控制激光束的二維掃描軌跡，有選擇地?zé)Y(jié)固體粉末材料以形成零件的一個層面。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。薄層疊片制造工藝與其他工藝相比，具有制作效率高、速度快、成本低等優(yōu)點(diǎn)，尤其適合中、大型件的制作。工件易吸濕膨脹，因此，成型后應(yīng)盡快進(jìn)行表面防潮處理。缺點(diǎn)：不適合具有封閉腔型結(jié)構(gòu)件的制作。無需后固化處理。因?yàn)闊o需對整個截面進(jìn)行掃描，且不需考慮支撐，所以容易制作大尺寸的工作，速度快、效率高。（~）mm，Z方向的精度可達(dá)177。采用特殊的顆粒狀態(tài)涂黏結(jié)劑工藝制作的膠紙有較小的翹曲變形。改進(jìn)成型精度的措施：改善黏結(jié)壓應(yīng)力和厚度分布的均勻性；改善因濕度和溫度引起的變形。薄層材料：紙材料、陶瓷材料、金屬材料。圖4 薄層疊片制造中的交叉截面線（2）成型材料薄層疊片制造工藝使用的原材料包括薄層材料和熱熔膠兩部分。激光切割系統(tǒng)根據(jù)計(jì)算機(jī)給出的該層的輪廓線進(jìn)行切割，并將無輪廓區(qū)切成小網(wǎng)格，以便成型后剝離廢料（圖4）。圖3 薄層疊片制造工藝激光快速成型機(jī)組成計(jì)算機(jī)用于接受和儲存工件的三維模型，將模型安高度方向分層，得到放層的輪廓線，控制成型機(jī)協(xié)調(diào)工作。（1）成型原理如圖3所示為新加坡Kinergy公司生產(chǎn)的ZIPPY型快速成型機(jī)。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。 薄層疊片制造工藝薄層疊片制造英文是Laminated Object Manufacturing，簡稱LOM。圖2 立體光造型工藝成型過程（2）技術(shù)特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：成型過程自動化程度高；尺寸精度高；表面質(zhì)量優(yōu)良；可以制作結(jié)構(gòu)十分復(fù)雜的模型；可以直接制作面向熔模精密鑄造的具有中空結(jié)構(gòu)的消失模。當(dāng)實(shí)體原型完成后，首先將實(shí)體取出，并將多余的樹脂排凈。液槽中盛滿液態(tài)光敏樹脂，紫外激光器（氦—鎘激光器或氬離子激光器或三倍頻Nd:YVO4激光器）發(fā)出的紫外激光束在控制系統(tǒng)的控制下按零件的各分層截面信息在光敏樹脂表面進(jìn)行逐點(diǎn)掃描，被掃描區(qū)域的樹脂薄層產(chǎn)生光化學(xué)反應(yīng)而固化，形成零件的一個薄層。（1）基本原理立體光造形的快速成型機(jī)由計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)、CAD平臺、激光器、導(dǎo)光系統(tǒng)、盛放液態(tài)樹脂的不銹鋼液槽以及精密升降臺組成。 立體光造形工藝立體光造形又稱光敏樹脂法或光固成型，英文是 Stereo Lithography Apparatus，簡稱SLA。2 模具激光制造模具激光制造是以激光束作為熱源通過激光與被加工材料之間的相互
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