基于增材制造技术快速模具制造研究进展

增材制造又称3D打印,是一种基于离散堆积原理的数字化制造技术,具有高度灵活性和快速性等优势,近年来受到广泛关注。采用增材制造技术制造模具,可以降低生产成本、缩短制造周期,并能快速响应客户对模塑制品的个性化需求。基于增材制造的快速模具制造又称快速模具技术(Rapid tooling),根据增材制造件是否直接作为模具使用,快速模具分为间接快速模具和直接快速模具。根据模具材料的硬度,快速模具分为硬模和软模。间接快速模具由增材制造件间接制造软模(比如硅胶模具)发展成为间接制造硬模。由于间接制模存在工艺复杂、精度不高且软模存在寿命短等缺点,随着增材制造和材料技术的发展,直接快速硬模越来越受到重视。本文主要综述了基于增材制造快速模具技术的发展历程、工艺原理、典型速模具工艺,并对这些快速模具制造工艺进行对比分析。同时综述了基于增减材复合制造的快速模具制造的基本原理、典型工艺及其特点和快速模具所使用的新型材料。由于快速模具制造存在精度低、表面质量差、模具内部有缺陷且力学性能存在各向异性、模具尺寸受限和成本高等缺陷,未来快速模具制造技术将向高精度、高表面质量、高力学性能及低成本方向发展,并向基于增减材复合制造的快速模具制造发展,同时模具制造过程中的缺陷检测与控制将成为研究热点。

激光熔覆突变梯度材料界面特征研究

基于激光熔覆同轴送粉成形技术,利用316L不锈钢粉末和镍基718高温合金粉末制备二维突变梯度材料。通过电子探针检测技术在宏观层面分析整个试样的元素变化规律,通过扫描电镜及其附带的能量色散谱仪在微观层面分析界面处的微观组织及元素变化规律。结果表明:在宏观分析时元素含量突然变化,在微观分析时发现存在长约500μm的过渡区间;界面处显微硬度变化显著,微观组织逐渐变化,但镍基718高温合金侧元素偏析明显,以Laves相和碳氮化物为主,316L不锈钢侧以胞状晶为主,且含有少量碳氮化物。