1、 长江大学 工程技术学院 毕业设计 (论文 ) 外文翻译 外文题目 A technical note on the characterization of electroformed nickel shells for their application to injection molds 译文题目 一个描述电铸镍壳在注塑模具的应用的技术研究 系部 机 械 系 专业班级 材控 60901 班 学生姓名 李小玲 指导教师 宋宏 /高工 辅导教师 宋宏 /高工 完成时间 2012 年 11 月 18 日 一个描述电铸镍壳在注塑模具的应用的技术研究 Universidad de Las Palma
2、s de Gran Canaria, Departamento de Ingenieria Mecanica, Spain 摘要 ： 在过去几年 中 快速成型技术及快速模具已 被 广泛 开发利用 . 在 本 文中 ,使 用 电芯 作为核心程序对 塑料注射模具分析 . 通过差分系统快速成型 制造外壳模型 . 主要目的是分 析电铸镍 壳 力学特征、 研究相关 金相组织 ,硬度 ,内部 压力等不同方面， 由这些 特 征 参数以生产 电铸 设备 的外壳 . 最后一个核心是检验注塑模具 . 关键词：电镀；电铸；微观结构； 镍 1. 引言 现代工业遇到 很大 的挑战 ， 其中最重要的是 怎么样 提供更好的
3、产品 给 消费者 ,更多种类和更新换代问题 . 因此 ,现代工业必 定产生 更多的竞争性 . 毫无疑问 ,结合时间变量 和 质量 变量 并不容易 ,因为他们经常 彼此互为条件 ; 先进的生产系统将允许该组合以更加有效可行的方式进行， 例如 ,如果是观测 注塑 系统 的转变 、 我们得出的结论是 ,事实上 一个新产品在市场上具有较好的质量它需要越来越少的时间 快速模具制造技术 是 在这一领 域 , 中可以改善设计和制造注入部分的技术进步 . 快速模具制造技术基本上是 一个中小型系列的收集程序，在很短的时间内在可接受的精度水平基础上让我们获得模具的塑料部件。其应用不仅在更加广阔而且生产也不断增多。
4、 本文包括 了很广泛的研究路线 ,在这些研究路线中我们可以尝试去学习，定义，分析，测试，提出在工业水平方面的可行性，从核心的注塑模具制造获取电铸 镍 壳，同时作为一个初始模型的原型在一个 FDM 设备上的快速成型。 不得不说 的是 ,先进的电铸技术应用在无数的行业， 但这 一 研究工作 调查到什么程度 ,并根据这些 参数 ,使用这种 技术 生产 快速模具 在技术上是可行的 . 都产生一个准确的，系统化使用的方法以及建议的工作方法 . 2 制造过程的注塑模具 薄镍 外壳的 核心 是电铸 ,获得一个充满 epoxic 金属树脂的一体化的核心板块 模具 (图 1)允许直接制造注射型多用标本，因为它们
5、确定了新英格兰大学英文国际表卓华组织 3167 标准。这样做的目的是确定力学性能的材料收集代表行业。 该阶段取得 的 核心 4， 根据这一方法 研究了这项 工作 ,有 如下 : a,用 CAD 系统 设计的理想对象 b 模型制造的快速成型设备 (频分多路 系统 ). 所用 材料将 是 一个 ABS 塑料 c 一个制造的电铸 镍壳 ，已事先涂有导电涂料 (必须有导电 ). d 无外壳模型 e 核心的生产是背面外壳环氧树脂的抗高温与具有制冷的铜管管道 . 有两个 腔 的注塑模具、 其中一个是电核心和其他直接加工的移动版 . 因此 ,在同一工艺条件下，同时注入两个标准技术制造，获得相同的工作。 3
6、获得电壳 :设备 电镀是 电解质时电流 的化学变化 ,电解所形成的直流电有两个电极，阳极和阴极。当电流流经电路，在离子溶液中转化为原子。 电 镀液用 于 这项工作是由 氨基磺酸镍 400 毫升 /升 ,氯化镍 (10 克 /升 )、硼酸 (50 克 /升 ),allbrite SLA(30 毫升 /升 ),allbrite703(2 毫升 /升 ). 选择这种组合主要原因是我们 考虑注塑模具程序是玻璃纤维 . 氨基磺酸镍 让我们获得可以接受的 内部压力 (测试不同工艺条件 结果 ,而不是最佳工艺条件约 2兆帕 最高为 50兆帕 ). 不过 ,这种内部压力是 由 touenesulfonamod
7、e衍生物和甲醛水溶液使用的 ALLbrite 添加剂的结果。 这种添加剂也增加 了壳的 阻力 . Allbrite703 是 一种可生物 降解水溶液表 使用剂 氯化镍 ,有利于解决金属统一分布在阴极，提高导电性的问题。硼酸作为 PH 值缓冲 区。 该设备用于制造 壳的 测试如下 ： 聚丙烯 :600 毫米 400 毫米 500 毫米的尺寸 三聚四氟乙烯电阻器 ,每一个有 800W 具有 机械搅拌系统 的阴极 循环和过滤系统用的泵和聚丙烯过滤器。 充电整流器 . 最 大 强度 在连 续 50 个 A 和连续电流电压介于 0 至 16 伏 篮钛镍阳极 (镍 硫回合 电解镍 )纯度 99%以上 气体
8、 注入 系统 一旦电流密度 ( 1-22A/dm） ,温度 (35 至 55 )和 pH值 ,已经确定，执行参数以及测试的进程部分不可改变。 4 获得硬度 电壳硬度的测试一直保持在相当高的很稳定的结果。如图 2，可以看到：电流密度值2.5 到 22A/dm，硬度值介于 540 到 580 高压， PH 值为 4+-0.2 和温度为 45 摄氏度，如果PH 减少到 3.5 和温度为 55 摄氏度，硬度为 520 以上，高压低于 560.这一测试使常规组成不同于其他氨基磺酸镍，允许其经营更加广泛，然而，这种 operatyivity 将是一定的取决于其他因素，如内部压力，因为他可能的变异。 改变
9、PH 值，电流密度和温度等，另一方面，传统的硬度氨基磺酸镍承受的高压在200-250 之间，远低于取得的一个实验结果的电压。对于一个注塑模具，硬度可以接受的起点 300 高压这 是必须考虑的，注塑模具中最常见的材料，有改善钢（ 290 高压），整体淬火（ 520-595 高压）， casehardened 钢铁（ 760-8-高压）等，以这样一种方式，可以看到，注塑模具硬度水平的镍是壳内的高范围的材料。因为这是一个负责内部压力的塑料注射液，这种方式与环氧树脂灌浆将遵循它，相反对低韧性的壳补偿，这就是为什么它是必定尽可能的外壳厚度均匀，并没有重要的原因，如 腐蚀。 5 金相组织 为了分析金相结构
10、、电流密度、温度 主要变化 . 在正面横向部分（垂直沉积）对样品进行了分析，为了方便地封装在树脂，抛光。铭刻，在不同阶段的混合乙酸和硝酸。该时刻间隔 15,25,40,50 之后再次抛光 , 为了 在金相显微镜下观察奥林巴斯 PME3-ADL3.3X/10X 必须要说的是，这一条规定显示了图片之后的评论，用于制造该模型的壳在 FDM 快速成型机里融化的塑料材料（澳大利亚统计局）巩固和解决了该阶层。后来在每一个层，挤出的模具都留下一个大约 0.15 毫米直径横向和纵向的线程。因此，在表面可以看到细 线表面头部的机器。这些西路将作为参考信息解决镍的重复性问题。重复性的模型将作为一个基本要素来评估注
11、塑模具的表面纹理。 表 1 测试系列： 表 1. 检验系列 系列 pH 温度 ( ) 电流密度 A/mm2 1 4.2 0.2 55 2.22 2 3.9 0.2 45 5.56 3 4.0 0.2 45 10.00 4 4.0 0.2 45 22.22 图 3 说明该系列第一时刻表面的样本 它显示了流道起点的频率复用机，这就是说，又一个很好的重复性。它不能仍然要注意四舍五入结构。 在图 4 系列 2，经过第二次，可以看到一条线的流道的方式与以前的相比不太清楚。在图 5 系列 3 虽然第二次时刻开始出现圆形晶结果是非常困难的。此外，最黑暗的部分表明时刻不足的进程和组成。 这 种现象表明，在低电
12、流密度和高温条件下工作，得到更小的晶粒尺寸和壳重现性好，就是所需要的足够的应用程序。 如果 分析横向平面进行的沉积，可以在所有测试样品和条件增长的结构层（图 6），牺牲一个低延展性取得令人满意的高机械阻力，最重要的是添加剂的使用情况，氨基磺酸镍液的添加剂通常创建一个纤维和非层状结果 9.这个问题表明在任何情 况下改变润湿剂，由于该层结构的决定因素是这种结构的应力减速器（ ALLbriteSLA)。另一方面，她也是测试的层状结构不同厚度中的 电流密度 . 6 内部 压力 壳的一个主要特点是应该有其应用，如插入时要有一个低水平的内部压力。测试不同的温度很电流密度，所采取的措施取决于阴极弯曲张力计法
13、。 A 钢测试控制使用侧固定和其他自由度固定（ 160 毫米长， 12.7 毫米宽， 0.3 毫米厚）。金属沉积只有在控制了机械拉伸力（拉深或压应力），才能计算内部压力。弹性的角度来看，斯托尼模型应用，假定镍基质厚度，对部分钢材产生足够小（ 3 微米）的影响。在所有测试情况下，一个能够接受的应用程序在内部压力在 50 兆帕的极端条件下和 2 兆帕的最佳条件下产生。得出的结论是，内部压力在不同的工 作条件和参数没有明显的变化条件下。 7 校验 注塑模具 试验已进行 了 各种代表性热塑性材料如聚丙烯、高密度聚乙烯和 PC、 并进行了注射部件性能的分析，如尺寸，重量，阻力，刚度和柔性。对壳的力学性能
14、进行了拉伸破坏性测试和分析。大约 500 个注射液在其余的条件下，进行了更多的检验 总体 而言 , 为分析一种材料，重要的是注意到行为标本中的核心和那些加工腔之间的差异。然而在分析光弹注入标本（图 7）有人注意到不同的国家之间张力存在两种不同的类型的标本，是由于不同的模腔热传递和刚度。这种差异解释了柔性的变化更加突出的部分晶体材 料，如聚乙烯和聚酰胺 6. 有人注意到一个较低的柔性标本在的高密度聚乙烯分析测试管在镍核心的情 况下，量化30%左右。如尼龙 6 这个值也接近 50%。 8 结论 经过连续的测试 ，注塑模具在不同条件下检查的氨基磺酸镍液使用添加剂。这就是说塑性好，硬度好和摩擦力好的层
15、状结构，已取得的力学性能是可以接受的。借鞋缺陷的镍壳将部分取代环氧树脂为核心的注塑模具，使注入的一系列中型塑料零部件达到可接受的质量的水平。 外 文 出 处 : http:/ 参考资料 1 A.E.W. Rennie, C.E. Bocking and G.R. Bennet, Electroforming of rapid prototyping mandrels for electro discharge machining electrodes, J. Mater. Process. Technol. 110 (2001), pp. 186 196. 2 P.K.D.V. Yarlaga
16、dda, I.P. Ilyas and P. Chrstodoulou, Development of rapid tooling for sheet metal drawing using nickel electroforming and stereo lithography processes, J. Mater. Process. Technol. 111 (2001), pp. 286 294. 3 J. Hart, A. Watson, Electroforming: A largely unrecognised but expanding vital industry, Inte
17、rfinish 96, 14 World Congress, Birmingham, UK, 1996. 4 M. Monzn et al., Aplicacin del electroconformado en la fabricacin rpida de moldes de inyeccin, Revista de Plsticos Modernos. 84 (2002), p. 557. 5 L.F. Hamilton et al., Clculos de Qumica Analtica, McGraw Hill (1989). 6 E. Julve, Electrodeposicin
18、de metales, 2000 (E.J.S.). 7 A. Watson, Nickel Sulphamate Solutions, Nickel Development Institute (1989). 8 A. Watson, Additions to Sulphamate Nickel Solutions, Nickel Development Institute (1989). 9 J. Dini, Electrodeposition Materials Science of Coating and Substrates, Noyes Publications (1993). 1
19、0 J.W. Judy, Magnetic microactuators with polysilicon flexures, Masters Report, Department of EECS, University of California, Berkeley, 1994. (cap. 3). A technical note on the characterization of electroformed nickel shells for their application to injection molds aUniversidad de Las Palmas de Gran
20、Canaria, Departamento de Ingenieria Mecanica, Spain Abstract The techniques of rapid prototyping and rapid tooling have been widely developed during the last years. In this article, electroforming as a procedure to make cores for plastics injection molds is analysed. Shells are obtained from models
21、manufactured through rapid prototyping using the FDM system. The main objective is to analyze the mechanical features of electroformed nickel shells, studying different aspects related to their metallographic structure, hardness, internal stresses and possible failures, by relating these features to
22、 the parameters of production of the shells with an electroforming equipment. Finally a core was tested in an injection mold. Keywords: Electroplating; Electroforming; Microstructure; Nickel 1. Introduction One of the most important challenges with which modern industry comes across is to offer the
23、consumer better products with outstanding variety and time variability (new designs). For this reason, modern industry must be more and more competitive and it has to produce with acceptable costs. There is no doubt that combining the time variable and the quality variable is not easy because they f
24、requently condition one another; the technological advances in the productive systems are going to permit that combination to be more efficient and feasible in a way that, for example, if it is observed the evolution of the systems and techniques of plastics injection, we arrive at the conclusion th
25、at, in fact, it takes less and less time to put a new product on the market and with higher levels of quality. The manufacturing technology of rapid tooling is, in this field, one of those technological advances that makes possible the improvements in the processes of designing and manufacturing inj
26、ected parts. Rapid tooling techniques are basically composed of a collection of procedures that are going to allow us to obtain a mold of plastic parts, in small or medium series, in a short period of time and with acceptable accuracy levels. Their application is not only included in the field of ma
27、king plastic injected pieces 1, 2 and 3, however, it is true that it is where they have developed more and where they find the highest output. This paper is included within a wider research line where it attempts to study, define, analyze, test and propose, at an industrial level, the possibility of
28、 creating cores for injection molds starting from obtaining electroformed nickel shells, taking as an initial model a prototype made in a FDM rapid prototyping equipment. It also would have to say beforehand that the electroforming technique is not something new because its applications in the indus
29、try are countless 3, but this research work has tried to investigate to what extent and under which parameters the use of this technique in the production of rapid molds is technically feasible. All made in an accurate and systematized way of use and proposing a working method. 2. Manufacturing proc
30、ess of an injection mold The core is formed by a thin nickel shell that is obtained through the electroforming process, and that is filled with an epoxic resin with metallic charge during the integration in the core plate 4 This mold (Fig. 1) permits the direct manufacturing by injection of a type a multiple use specimen, as they are defined by the UNE-EN ISO 3167 standard. The purpose of this specimen is to determine the mechanical properties of a collection of materials representative industry, injected in these tools and its coMParison with the properties obtained by conventional tools.
