壓鑄模具的成型過(guò)程涉及高溫高壓的金屬注入,其內(nèi)部結(jié)構(gòu)長(zhǎng)期承受數(shù)百度高溫以及每秒數(shù)米的金屬流速?zèng)_擊。因此,對(duì)熱流道系統(tǒng)的材料強(qiáng)度、導(dǎo)熱能力、耐熱疲勞性能有高要求。在此背景下,3D打印在熱流道系統(tǒng)中的應(yīng)用需進(jìn)行審慎評(píng)估。
目前3D打印在壓鑄模具中的主要應(yīng)用集中在以下幾個(gè)方面:一是模芯、鑲件的復(fù)雜結(jié)構(gòu)定制,特別是帶有彎曲通道、內(nèi)嵌散熱結(jié)構(gòu)的高性能模具零件;二是冷卻通道(包括貼合式水路)的集成式構(gòu)造,提升散熱效率;三是快速樣模或小批量模具的快速制造。通過(guò)SLM(選區(qū)激光熔化)、EBM(電子束熔化)等技術(shù),可實(shí)現(xiàn)金屬材料的高強(qiáng)度一體成型,為復(fù)雜幾何提供可能。
針對(duì)熱流道本體的制造,目前3D打印應(yīng)用仍較為謹(jǐn)慎。一方面是因?yàn)闊崃鞯佬鑲鲗?dǎo)高溫金屬液體,核心結(jié)構(gòu)需要高耐高溫性,常用材料為H13、8407或熱作鋼材,而這類材料在3D打印過(guò)程中存在應(yīng)力裂紋風(fēng)險(xiǎn)與熱處理難度。另一方面,熱流道對(duì)尺寸公差、流道光潔度、接口密封性有嚴(yán)格要求,3D打印仍難替代高精度加工工藝。
實(shí)際案例中,更常見(jiàn)的是“混合制造”方案。即熱流道的主通道與加熱器部分由傳統(tǒng)機(jī)械加工完成,而進(jìn)料口周邊、模芯插塊、通風(fēng)導(dǎo)管等結(jié)構(gòu)采用3D打印方式成型。此種方式可將傳統(tǒng)熱流道系統(tǒng)與復(fù)雜結(jié)構(gòu)有機(jī)結(jié)合,提升散熱性能與集成度,同時(shí)避免高風(fēng)險(xiǎn)關(guān)鍵部位的可靠性問(wèn)題。
因此,3D打印可以輔助壓鑄模具熱流道系統(tǒng)結(jié)構(gòu)優(yōu)化,尤其在集成冷卻、復(fù)雜過(guò)渡區(qū)域和異型結(jié)構(gòu)上表現(xiàn)突出,但并非完全替代傳統(tǒng)熱流道制造。未來(lái)隨著打印材料性能提升與熱處理技術(shù)成熟,3D打印在熱流道本體制造中的應(yīng)用將進(jìn)一步擴(kuò)大。