基于SLM成型随形冷却水道注塑模具的应用

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注塑模具的冷却效果决定注塑成本及产品质量,而注塑模具冷却的核心是在模具型腔周围设置适合的冷却管道。随形冷却水道能实现均匀、快速的冷却,与传统冷却方式相比,其冷却水道的形状随注塑制品外形的变化而变化,有效解决了传统冷却水道与模具型腔表面距离不一致的问题,可使注塑制品冷却更均匀,冷却效率更高。选区激光熔化技术(Selective LaserMelting,SLM)是近年来出现的一种最新的快速成形技术,是快速原型制造技术的最新发展形式之一。该技术应用分层制造的原理,利用高能量的激光将粉末逐层熔化并成形成为金属实体,可由三维数字模型直接成型任意复杂的实体机构,省去了传统制造方法中使用刀具、工装、冷却液等其它辅助装置,在多品种、小批量模具产品生产方面具有显著的效率和成本优势。18Ni300马氏体时效钢,具有强度高、焊接性能好、韧性以及冷热加工性能好等特点,马氏体时效钢通过SLM工艺制作模具,成为了马氏体时效钢的主要应用方式,它是制作塑料模具主要钢种,对SLM制造在模具中的应用有着极其重大的意义。本文以某厂家PP(聚丙烯)材质手柄的注塑模具为研究对象,为解决原传统冷却水路模具注塑生产过程中冷却效率低、冷却不均匀、成品率低等问题,设计了3种不同的随型冷却水路方案,采用Moldflow模流分析软件对传统、随形冷却水路方案进行了模具温度、冷却时间、水路压力的对比分析,优选出了随形冷却水路方案三:即采用3路进水口、3路出水口,底部进水口上部连接梭形进水管路的冷却方式作为最佳方案;选用搭载500W光纤激光器的SL,M成型机对18Ni300马氏体时效模具钢粉末进行成型,成型零件经490℃×8h的时效热处理后,其抗拉和屈服强度分别达1962MPa和1861MPa,断裂伸长率为4.6%,硬度为52HRC,致密度达到99.9%,满足该注塑模具设计使用要求;成型模具镶件经机加工去除余量、电火花加工、表面抛光至镜面A2级别后进行配模试生产,冷却时间从35s降至19s、成型周期从59s缩短至43s,即冷却效率和成型效率分别提高46%和27%,在成型过程中产品内部肋板变形导致脱模困难现象基本消失,飞边、装配孔变形等缺陷得到有效控制,成品率从89%提升至97%。
其他文献
对于结晶聚合物的注塑成型制品,其最终的结晶形态结构对其质量有关键性的作用,而表面质量的影响因素中熔接痕是重要因素之一,如何使得到得制品微观结构良好而促进综合性能的