分析注塑模具制造新技術(shù)及新趨勢

    新材料促進模具嵌件的發(fā)展

    有一種新材料能夠降低注射模具制造商的投資成本和時間成本。這種新合金名為鈷鉻MP1，專為在快速成型(RP)設(shè)備上采用金屬激光直接燒結(jié)(DMLS)工藝而開發(fā)。該材料由德國快速成型設(shè)備和材料供應(yīng)商EOS(ElectroOpticalSystems)GmbH公司生產(chǎn)?，F(xiàn)在北美的用戶可通過EOS北美公司和美國MorrisTechnologies公司來購買這種材料。

    MorrisTechnologies公司是一家注塑模具開發(fā)公司，這家公司**將該材料應(yīng)用于商業(yè)化制造。在該公司的使用過程中，這種鈷鉻合金被證明具有高強度、耐高溫性能和抗腐蝕性能。MorrisTechnologies曾是美國**家引入EOS公司的EosintM-級快速成型機的公司，因為當時該公司已預見到了基于DMLS的快速成型的巨大市場。然而通過實驗發(fā)現(xiàn)，當時市場上還沒有一種材料能夠滿足其諸多客戶的應(yīng)用需求。

    “有許多項目需要快速成型解決方案，但是客戶的實驗條件需要材料具有更好的耐高溫性和耐腐蝕性以及更高的機械性能。”MorrisTechnologies公司的總裁GregMorris說，“即使花費更多的時間和**，不銹鋼或者其他合金仍然不能滿足他們的要求?！?/p>

    為了解決上述問題，MorrisTechnologies公司選擇了EOS的鈷鉻MP1材料。Morris表示，該合金的洛式硬度在30～40之間，能夠生產(chǎn)小型復雜的模具產(chǎn)品，而這些產(chǎn)品目前通常需要采用電火花加工或者機加工方法來制造。

    由于這種材料的結(jié)構(gòu)層非常薄，只有20μm，因此產(chǎn)品可被完全燒結(jié)。Morris相信這種材料和金屬激光直接燒結(jié)技術(shù)能夠幫助注塑模具制造工業(yè)以更低的成本生產(chǎn)精細的型芯和型腔嵌件。“目前很多模具制造商之所以沒有采納該技術(shù)，在我看來，是因為許多人認為他們只有采用以前的方式制造模芯和模腔才算*好?！盡orris解釋說。

    **保守

    模具制造商LinearMold&Engineering公司總裁JohnTenbusch毫不猶豫地采納了上述技術(shù)。因為Tenbusch發(fā)現(xiàn)EOS公司的金屬激光直接燒結(jié)快速成型設(shè)備的新客戶甚至已延伸到了墨西哥和南美洲。

    在注塑模具的制造過程中，采用典型的電火花設(shè)備(EDM)進行燒焊是比較流行的，而線切割在快速成型模具制造中的使用也在逐漸增長。對此，Tenbusch解釋說：“采用線切割可以幫助我們節(jié)約時間，也就是說，我們使用線切割來切割出型腔，而像嵌件這樣的精細部件則使用DMLS工藝來加工?！?/p>

    Tenbusch介紹，這種方法的準確率很高，而且不需要定很多測點，同時肋筋能夠被分開而作為排氣口。使用線切割也能夠加工一些不銹鋼嵌件，并將它們置于模具中。如果所用材料足夠硬，且壽命足夠長的時候，加工人員就沒有必要對部件細節(jié)進行電火花加工了，如對于常用的預硬化高拉伸滲氮模具鋼便是如此。使用線切割可在4～5周的時間內(nèi)完成模具的制造，而這種速度加快的根本原因在于用EOS的DMLS設(shè)備代替了電火花設(shè)備。

鈷鉻MP1是EOS公司的新型不銹鋼17-4家族中的一個系列，按照計劃今年推向市場的是MaragingSteelMS1，這是一種18馬氏體300鋼(型號：1.2709)，其性能至少等同于甚至優(yōu)于傳統(tǒng)的模具鋼，非常適合于采用DMLS工藝制作模具嵌件。

    少用拋光，多用涂層

    美國Bales模具服務(wù)公司是一家為注射模具提供拋光和電鍍服務(wù)的公司。出于為客戶降低成本的考慮，該公司現(xiàn)在已很少采用特級EDM拋光技術(shù)，取而代之的是采用電鍍技術(shù)在模具表面形成涂層。Bales模具服務(wù)公司總裁SteveBales說：“現(xiàn)在不是每一臺模具都需要拋光，而涂層的使用正在逐漸增長。我們采用電鍍的方法代替EDM活研磨拋光，可以為客戶節(jié)約時間和**?！?/p>

    眾所周知，填料會縮短注塑模具的壽命。隨著注射成型中填料的用量越來越大，填料對模具造成的腐蝕和磨損的問題日益突顯。而為模具增加鍍層，如Nicklon(一種鎳-PTFE鍍層)和Nibore(鎳硼氮化物)則能起到很好的保護作用。同時與價格昂貴的塑料潤滑添加劑相比，這些鍍層又非常便宜。

    用Ritemp得到合適的溫度

    澳大利亞Ritemp公司(澳大利亞加工和輔助設(shè)備供應(yīng)商ComtecIPE的分公司)在2005年推出了Ritemp模具冷卻技術(shù)。目前該技術(shù)在北美由SWM&Associates公司**代理。

    采用Ritemp模具冷卻技術(shù)，可以實現(xiàn)更高的冷卻效率和更短的成型周期。如注射成型一個15g的電器外殼，使用GEPlastics的NorylPA/PPE，模具為2腔，成型周期18s。而采用Ritemp冷卻技術(shù)則可以使用4腔模具，并使成型周期降至13s，由此年產(chǎn)量可超過7百萬個。SWM&Associates公司認為，如果下游設(shè)備能夠處理更多的制品，成型周期甚至可以縮短到10s。

    Ritemp的工作原理如下：Ritemp用水槽代替水槍冷卻模具表面。通過移走空氣造成的真空，水能夠在冷卻室低溫沸騰。水蒸發(fā)到模具表面進行熱交換，然后通過水槽排出。在蒸發(fā)過程中，水分子吸收了熱量，并通過模具溫度控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)熱量水平，從而確保了模具恒溫。

    使用潛入式澆口嵌件消除可見的澆口痕跡

    這種潛入式澆口嵌件來自于德國的i-mold公司，其注射點被設(shè)計在制品的末端，而流道從前端開放，從而使?jié)部诒砻娑ㄎ辉谥破飞喜伙@眼的地方。例如，在制品外沿肋筋底部的側(cè)澆口，人們是不能看到明顯的澆口痕跡的。
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