使用高硬度金属模具可通过施加巨大压力而不会导致模具变形，从而获得卓越的表面质量。通过利用块体金属玻璃 (BMG) 的过冷液态，这些模具能够直接复制复杂的纹理和光滑的表面，从而有效地绕过了传统加工的需要。
核心优势在于实现近乎完美的微米到纳米级复制的能力。通过在高达 3000 N 的压力下将高硬度模具压入 BMG，制造商可以一步完成功能图案和高质量表面的加工，从而省去了复杂的二次加工。
尺寸稳定性机制
承受高成型压力
为了成功修改增材制造零件的表面，该工艺依赖于热成型 (TPF)。这需要在材料上施加显著的力——通常高达3000 N。
标准模具在这种负载下可能会翘曲或损坏。然而，高硬度金属模具保持了出色的尺寸稳定性。它们确保压力均匀施加到零件上，而不是被工具变形所吸收。
利用过冷液态区域
精加工过程发生在块体金属玻璃处于过冷液态区域时。在这个温度窗口内，非晶态金属会软化并表现得像粘性流体。
由于模具在这些温度下保持其硬度和形状，因此它可以迫使软化的 BMG 流入模具表面的每一个缝隙。这是实现高保真表面改性的基本机制。
实现精度和效率
微米到纳米级复制
模具的刚性允许复制极其精细的结构。这包括复制特定的功能纹理，甚至是模具本身上存在的铣削痕迹。
结果是近乎完美的形状复制，范围从微米到纳米级。BMG 表面基本上成为模具的镜像，捕捉到较软的工具会错过或涂抹的细节。
无需二次加工
传统上，要在金属零件上获得高表面光洁度需要研磨、抛光或二次切割。这些步骤增加了生产线的时间、成本和复杂性。
通过使用高硬度模具，在成型过程中即可获得所需的表面光洁度。这种步骤的合并消除了对复杂二次加工的需求，从而简化了制造流程。
了解限制
模具精度要求
为了实现上述“近乎完美”的复制，模具本身必须按照严格的标准制造。高硬度模具中的任何缺陷都会立即转移到 BMG 零件上。这会将精度负担从最终零件转移到模具上。
设备能力
采用此方法需要能够提供高压力（3000 N）同时严格控制温度以将 BMG 保持在过冷液态区域的机器。其优势显著，但需要强大的基础设施来执行。
为您的目标做出正确选择
- 如果您的主要重点是表面保真度：使用高硬度模具来复制通过标准抛光无法实现的纳米级纹理或功能图案。
- 如果您的主要重点是流程效率：采用这种模具策略来消除后处理步骤，将粗糙的印刷零件在一次成型周期内转化为成品部件。
高硬度模具将表面精加工从劳动密集型任务转变为高精度复制过程。
总结表：
| 特征 | 高硬度模具的优势 | 对 BMG 精加工的影响 |
|---|---|---|
| 耐压性 | 承受高达 3000 N 的压力而不变形 | 确保均匀的力施加和尺寸稳定性 |
| 复制保真度 | 复制微米到纳米级细节 | 实现功能性纹理和镜面般的光洁度 |
| 流程效率 | 一步热成型 (TPF) | 消除昂贵的二次加工和抛光 |
| 温度稳定性 | 在过冷液态区域保持形状 | 促进粘性流体直接流入复杂的模具缝隙 |
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参考文献
- Maximilian Frey, Ralf Busch. Thermoplastic forming of additively manufactured Zr-based bulk metallic glass: A processing route for surface finishing of complex structures. DOI: 10.1016/j.matdes.2020.109368
本文还参考了以下技术资料 Kintek Press 知识库 .
