[发明专利]金属模具熔射制作方法

说明书

本发明为注塑成形或金属成形用的金属模具精密制作方法。

熔射亦即热喷涂制作金属模具的方法具有快速、低成本的特点，美国BADGER PATTERN公司1997年在PR&M国际会议上所散发的材料提供了一种熔射制作金属模具的方法，先由原型复制硅橡胶阴模，再采用树脂材料翻制被熔射原型，在被熔射原型表面熔射锌等低熔点金属形成熔射层，用树脂或陶瓷粉末等材料对熔射层补强。其中也可以掺入金属粉末，最后去除被熔射原型，即得到金属模具。由于采用树脂等材料制作被熔射原型，耐热性不足，只能在其表面熔射锌等低熔点金属，致使模具的耐磨性差，由于采用树脂或陶瓷粉末等材料补强，尽管加入金属粉末，模具的强度和热传导性仍较低，修复模具时熔射金属材料的收缩性大，难以得到所需厚度的高精度熔射层。因此，现有熔射制模法尚只能制作用于小批量生产的低精度模具。

本发明的目的是提供一种既保留现有熔射制模法快速、低成本优点，又能制作高质量耐久金属模具的方法，为此，改变被熔射原型的材料、随之改变熔射层材料。本发明的另一个目的是提高模具的强度和热传导性，为此相应改变对熔射层补强的材料。

构成本发明的金属模具熔具熔射制作方法，依次序为由天然素材原型、快速原型、产品原型直接翻制被熔射原型或先复制硅橡胶模再在硅橡胶模内翻制被熔射原型、再翻制被熔射原型、在被熔射原型表面形成熔射层、对熔射层补强。去除被熔射原型得到金属模具，其特征为：

(1)陶瓷材料直接翻制被熔射原型或在硅橡胶阴模内翻制成被熔射原型；

(2)在被熔射原型表面熔射碳化物合金或耐磨金属形成熔射层。

为提高模具的强度和热传导性，可以采用铸造合金对熔射层补强。

为进一步提高热传导性，在补强部分可以予置冷却管道，再浇注铸造合金。

上述金属模具熔射制作方法中，翻制被熔射原型使用的陶瓷材料可以是三氧化二铝，也可以是二氧化硅。形成熔射层的材料可以是碳化钨合金、也可以是不锈钢或镍合金。补强材料可采用铋——锡合金或锌合金。

本发明所提供的方法，由于陶瓷型被熔射原型基本不变形，保证了模具精度；采用碳化物合金或不锈钢等材料形成熔射层保证模具表面耐磨和强度；采用铸造合金补强保证了模具的强度和良好的热传导性。在1000kg/cm²压力下的注塑成形实验结果表明：模具不变形，表面熔射层无剥离、表面天然饰纹被翔实地复制到产品表面上。因此，本方法制成的模具可用于注塑成形或金属成形时大批量生产过程。

图1A为用本发明的方法制作的带天然饰纹碳化钨合金模具，

图1B为用上述模具注塑成形的产品。

图2A为一种电话的光造形快速原型，

图2B为依上述快速原型用本发明方法制作的不锈钢模具。

实施例1

(1)制作木模，在其表面贴上天然皮革制得表面带天然饰纹的原型。将原型置于浇注框内，倒入适量硅橡胶，待硅橡胶固化后就可得到硅橡胶模。然后将制作陶瓷型的三氧化二铝等粉末、结合剂等混合在一起，倒入硅橡胶模内，固化后脱模，经干燥加热后可得到陶瓷型被熔射原型。

(2)在陶瓷型被熔射原形表面上熔射碳化钨合金粉末，形成约0.2～0.3mm的碳化钨合金熔射层。

(3)采有铋—锡合金铸造对熔射层补强。为了提高冷却效果可在补强部设置冷却管道。

(4)将陶瓷型被熔射原型破坏分离后便可得到图1A所示的表面带天然饰纹的碳化钨合金模具。由图1B可见，原型表面的天然饰纹在注塑成形时通过模具翔实地复制到产品表面上。后续精加工可按一般机械加工等方法进行。

实施例2：

(1)制作图2A所示的便携式电话盒快速原型，将原型置于浇注框内，然后将制作陶瓷型的二氧化硅等粉末、结合剂等混合在一起，倒入硅橡胶模内，固化后脱模，经干燥加热后就可得到陶瓷型被熔射原型。

(2)在陶瓷型被熔射原型表面上熔射不锈钢熔射粉末，形成约0.5mm的不锈钢熔射层。

(3)按与实施例1相同的方法采用锌合金对熔射层补强。

(4)将陶瓷型被熔射原型破坏分离，并将表面研磨后便得到图2B所示的表面光滑的电话盒不锈钢模具。其表面平均粗糙度Ra为0.2μm，达到对注塑模表面精度的要求。

实施例3：

(1)按与实施例2相同的方法制造陶瓷被熔射原型。

(2)在被熔射原型表面上熔射镍合金熔射粉末，开成1mm左右的熔射层。

(3)采用树脂与铝粉的混合材料对熔射层补强。

(4)将被熔射原型破坏分离后便可得到模具。