摘要：复合材料因其优异的性能，在众多工业领域中得到了广泛应用，随之而来的是对复合材料模具需求的显著增长，但模具很极易损坏，会影响生产效率与产品质量。本文重点关注复材模具采用新材料和新工艺的快速矫正技术，文章详细分析了复材模具常见的损坏类型及原因，研究了新材料和新工艺在模具返修中的应用，其中涵盖热等静压技术，旋转电极超声波电渣重熔技术，也对这些技术遭遇的挑战和应对策略执行了评价。此项研究期望为复材模具快速高效返修供应理论和操作上的支持，以推动复合材料制造行业发展。

关键词：复材模具；新型材料；快速返修；热等静压；电渣重熔

引言：

复合材料强度优异，耐腐蚀性良好，因而在许多领域全面应用，复材模具是关键生产设备，其性能与产品质量，效率及成本直接相关。生产时，模具承受高温，高压与磨损，较易出现磨损，裂纹和变形等情况，这种情况会造成生产中断，成本增长并影响产品质量，所以开发高效快速的复材模具返修技术很关键，传统返修技术存在工期长，质量不稳定，损伤大等问题。随着材料科学与制造工艺的持续发展发展，为复材模具快速返修带来了新思路，本文深入研究这些依托新材料和新工艺的返修技术，以期为工程执行给予参考。

一、新型材料与工艺在复材模具快速返修中的应用

1.1 铝合金模具和铸件模具的热等静压技术应用

热等静压（HIP）技术在铝合金及铸件模具的制造与修复过程中发挥着重要作用。其工作原理涉及将模具置于一个封闭的高压容器内，给模具加上均匀的高温高压，材料原子就会重新排列，因此，铝合金模具在制造过程中往往会出现气孔和缩松等缺陷，这对其性能和使用寿命都会造成一定影响。利用热等静压处理后，内部缺陷得到了显著改善。例如，经此工艺处理的航空用铝合金模具，气孔率明显降低，密度有所提升，耐磨能力和抗疲劳能力均有提升，使用寿命大约增长了 3 0 % 。在模具表面涂抹增强涂层之后再开展热等静压操作，这样做可以改善表面硬度，增强耐腐蚀性。以汽车铝合金铸件模具这种结构复杂的铸件模具为例，热等静压利于解决因为结构复杂而产生的凝固收缩不均匀的问题，去除缩孔和缩松不足，达成 1 0 0 % 致密化的效果，增强尺寸精度，加强强度和韧性，减小废品率，还可以搭配修补材料填充手段，修缮出现磨损或者变形的模具，削减更换所需的成本。

1.2 旋转电极与超声波作用下的电渣重熔技术

旋转电极、超声波共同作用下的电渣重熔技术，属于新型材料制备和矫正技术，在复合材料模具返修方面有着极大的应用潜力。选取优质热作模具钢或者不锈钢作为探究目标，在电渣重熔过程中运用旋转自耗电极，研究察觉自耗电极旋转同电极熔化速率、电耗之间存在联系。在特定结晶器转速下执行重熔，电渣锭的凝固质量更好。由于结晶器的移动促使渣池温度均衡，推动金属液滴流动，有助于产生浅平状熔池，改良模具矫正区域的质量。在电渣重熔期间施加超声波，有益于清除大颗粒夹杂物，令其分布更为均匀。超声波和结晶器旋转相互结合，更容易吸收钢锭中的大颗粒夹杂物，使得合金元素分布均匀，增强矫正区域的性能和模具的使用寿命。

1.33D 打印技术

3D 打印技术即增材制造技术，近年来，该技术在模具制造与返修方面备受关注。复材模具返修时，此技术可按照模具的损坏情况，快速营造修理部件，凭借数字化模型，利用金属粉末，高性能复合材料等打印材料，借助逐层堆积的方式精确修理模具。应对形状复杂的损坏部位，3D 打印的优势十分明显，它能制造出传统加工难以达成的复杂结构，还能定制修理材料，按要求模具的使用需求，工况条件选择合适的材料执行打印，从而增强修理后模具的性能，采用金属 3D 打印修理模具，修理区域不会出现拼接痕迹，若能恰当地选取打印材料及优化工艺参数，即可提升修复区域的硬度，改善模具的使用效能。

二、基于新型材料与工艺的复材模具快速返修技术研究策略

2.1 技术复杂性

要加强专业人才的提升发展，高校和职业院校可开设相关专业课程，用以提升既懂材料科学又晓先进制造工艺的复合型人才水平。企业也需定期组织内部技术培训，还要邀请行业专家予以技术指导，以此提升员工对新型技术的掌握程度，并研发智能化设备操作与检测系统，借助自动化控制降低人工干预，简化操作流程，从而提升工艺的稳定性。同时，要加强与科研机构及高校的合作，共同攻克技术难关，推动技术创新，实现技术升级。

2.2 成本控制策略

政府可出台相关产业扶持政策，促使企业更多投入新型材料与工艺设备的研发，对于购置先进设备的企业给予税收优惠或者补贴。企业应积极研究规模化生产路径，借助扩大生产规模缩减设备和材料成本，也要巩固产学研合作，共同研发成本更低、性能更佳的修缮材料和设备，进而改善资源利用效率，减小管理成本。企业还应建立完善的成本控制体系，从原材料采购、生产加工、质量检测、运输配送等各个环节进行精细化管理，减少非必要的资源消耗。

2.3 质量控制策略

行业协会应牵头发起，组织制定统一的质量控制标准与规范，清晰明确不同矫正技术工艺参数的范围以及质量检测的指标与方法。企业需形成完备的质量检测体系，运用超声检测、X 射线检测等先进的无损检测技术，全面检测矫正后的模具，利用大数据和人工智能技术分析矫正过程的数据，创建质量预测模型以推断矫正质量，且及时调整工艺参数，保障矫正质量稳定。同时，政府监管部门应加大对复材模具生产企业的质量监管力度，定期开展质量抽查，对不符合标准的产品实施严格的惩罚措施，以此促进企业增强质量控制的自觉性。

三、结论

本文对依赖新材料和新工艺的复材模具快速返修技术予以研究，对其损坏类型与原因展开探讨，对热等静压、电渣重熔、3D 打印等技术在返修中的应用、优势及挑战作出分析。这些新技术优化了修缮的效率与质量，缩减了成本。但技术复杂性和成本控制依旧是挑战，未来需加强研究，改良工艺流程，缩减成本，并构建全面质量控制体系，促使复合材料制造业朝高效、高质量的方向发展，跨学科的合作或许能开发更先进的返修技术以满足行业需求。

参考文献：

[1] 安志亮 . 模具钢电渣重熔补缩工艺优化及生产实践 [J]. 山西冶金 ，2024，47（11）：257-259.

[2] 王凯 ， 车立达 ， 吕周晋 ， 等 . 热等静压粉末冶金技术制备高合金冷作模具钢应用研究 [J]. 金属加工 （ 热加工 ），2024，（10）：124-130.