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一、前言
随着全球化竞争的加剧以及消费者需求的不断多样化，在以笔记本电脑和手机为主的IT相关产业，以及家电、汽车等行业，产品的生命周期正变得越来越短，与此相伴随的新产品开发周期也被大幅度地缩短。例如，原来大致为2个月的注塑模具开发周期，往往被压缩到3周左右时间，所谓的超短交货期现象正变得越来越普遍。由此，对模具的设计和制造周期，以及对注塑生产周期都提出了更高的要求。 在此背景之下，近年来把快速成型（Rapid Prototyping，RP）技术应用到注塑模具制造领域的努力一直没有间断过。尤其在欧洲，已经从把属于RP技术之一的金属粉末的选择性激光烧结（Selective Laser Sintering, SLS）技术或者选择性激光熔化（Selective Laser Melting, SLM）技术用于直接制造金属零件，发展到尝试着用于直接制造注塑模具的零件。 SLM技术的工艺过程原理与SLS技术基本相同，即都是使用激光有选择地照射预先铺展好的金属粉末，并不断地重复铺粉与照射的过程，从而逐渐叠层造型，最后制成所需形状的金属零件。两者的区别，在于所使用的金属粉末有所不同。SLM技术不需要脱脂、浸渗等后续工艺，可以一步达成金属的熔化结合。最新研究表明，用SLM技术造型特定的几种材料，能够达到近乎100%的致密度。造型材料包括316L不锈钢、钛和钛合金、工具钢、钴铬合金、铜合金、铝合金等。 SLM技术用于制造注塑模具零件的好处，在于其具有良好的加工柔性，可以借助于计算机辅助软件，在模具内部加工出任意形状的异型水路。这样的异型水路将会有助于改善模具冷却状况，缩短注塑成型周期，提高塑件品质。 但是，SLM技术造型过程中的一些固有缺陷，比如，激光扫描过程中熔池飞溅、球化和粘粉等因素导致造型零件的尺寸精度不够，表面粗糙度也较高。这成为了限制该项技术广泛应用的一个重要因素。虽然通过精加工或者电火花加工等后处理的方法可以大大提高表面质量，但针对一些内腔表面复杂，比如，具有微细深槽的精细零件，造型之后的处理或根本无法进行、或将可能导致造型零件损坏。 本文介绍的金属粉末激光造型复合加工技术正是为了弥补SLM技术的这些不足之处，由日本松下电工最初开发出来的。如今，经过在日本的数年发展成熟，在数家日本公司的共同努力下，这项新技术已经进入到实用阶段。 下面将分成数节，简要介绍这项新技术的原理、特点及其应用案例。 |
