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快速成形技术在铸造人人体育直播网制造中的应用

作者:admin 发布日期:2018-8-30 关注次数: 二维码分享


1随着经济竞争的日益全球化,各企业需要用最短的时间将新产品投放市场,以增强自身的竞争力。人人体育直播网开发周期长是制约新产品开发的瓶颈,必需缩短人人体育直播网开发周期,降低制造成本。20世纪80年代末出现的快速成形技术(rapidprototyping,RP)较好地满足了这一需要。RP技术是对一系列逐层零件制造工艺的统称,它使用近乎全自动化的工艺直接从CAD文件生产所需要的模型或人人体育直播网,可以显著减少人人体育直播网研发时间和成本,将更多的时间用于产品设计和优化,及早发现和更正设计中的错误,解决人人体育直播网生产跟不上产品开发需要的矛盾,尤其在复杂薄壁零件的铸造模制造领域表现出极大的优越性。快速成形人人体育直播网制造分为直接法和间接法:直接法是将快速成形件进行后处理(如喷涂转移涂料、渗蜡等),制作木模、蜡模或消失模,获得铸件或铸型;间接法是用快速成形件做母模或过渡人人体育直播网(如硅橡胶模、石膏模等),再通过精密铸造等传统人人体育直播网制造方法得到铸件或铸型。以下将对各种主要快速成形技术的特点和在铸造模制造过程中的实际应用与发展方向做详细介绍。

2快速成形技术特点

快速成形技术的出现改变了传统的人人体育直播网加工方式,其制造快捷、尺寸、性能稳定及市场响应速度快等特点开辟了人人体育直播网制造的新途径,更主要的是,其成形方式与零件复杂性没有关系,尤其适用于复杂零件的快速制造,在人人体育直播网制造方面取得了巨大进展。铸造作为一项传统的工艺,制造成本低、工艺灵活,且不受铸件形状、大小的限制,是复杂金属零件的主要成型方法之一。二者的结合可以充分发挥各自的特点和优势,为复杂零件的单件或小批量快速铸造创造条件。目前应用较多的快速成形方法有:立体平板印刷(SLA),通过紫外波长激光束对液态光敏树脂进行逐层扫描使其发生聚合反应,固化后逐层堆积成三维实体;分层实体制造(LOM),采用激光束照射薄层材料(如纸片等),使其单面涂敷的热敏感材料达到一定温度后粘在一起生成实体;选择性激光烧结(SLS),采用激光逐层有选择性地烧结固体粉末,叠加生成原型;熔化沉积成形(FDM),由计算机控制加热喷头将丝状热塑性材料加热至熔融状,有选择性的涂覆在工作台上,逐层固化后生成三维实体[1]

3快速成形技术制造的铸造人人体育直播网

3.1木模

在砂型铸造生产中,采用传统的手工制作或常规的机械加工制作木模,制造周期长,精度低,对于一些复杂铸件,木模制造困难,模工需经过多年培养。虽然一些大型铸造厂引进了数控机床,但设备价格昂贵,人人体育直播网加工周期较长。近年来,SLA制作的树脂模已成功代替木模用于砂型铸造[2];LOM制造的纸制模也可取代传统木模用于铸造生产。利用SLA制作树脂原型代替木模,缩短了人人体育直播网制造时间,成形精度高,强度和尺寸稳定性也优于木模,特别适用于难加工、需要拼镶的组合人人体育直播网的直接成形。宗学文等[3]解决了复杂壳体中SLA模型代替木模的问题,通过分析数据处理过程对造型工艺的影响,对模型制作进行了优化,结合新型变速器壳体实现了新品开发的快速铸造。范兴国[4]针对砂型铸造中大型复杂薄壁铸件的铸造工艺特点,介绍了用树脂模代替木模的方法,主要介绍了树脂人人体育直播网的制造、树脂自硬砂砂芯应用等关键技术问题。采用LOM获得的纸质原型是由背面涂有热熔性粘合剂的特殊纸叠加而成,经过适当的表面防潮处理(如喷涂清漆、环氧基涂料等),表面平整光滑,硬度高,具有良好的尺寸稳定性,制模速度快,成本低,其相关性能达到传统木模要求,可完成复杂人人体育直播网的整体制造。纸制模可以进行机械加工和涂腻子修饰加工,能重复制作50~100件砂型,适用于形状复杂的大中型铸件[5]。美国福特汽车公司利用该技术制造出了685mm长的汽车曲轴模样,先分3块制作,然后拼装成砂型铸造用模样,尺寸精度达到0.13mm.完全满足普通砂型铸造要求,大大缩短制造周期。美国Helisys公司用LOM制造的三维纸制模抗压强度和硬度甚至高于木模[6],将其高的强度和造型精度应用于制造大型汽车驱动机构外壳零件铸模,外形尺寸达到760mm600mm280mm

3.2蜡模

传统的蜡模大都采用压型压制,用普通蜡料(烷烃蜡、脂肪酸蜡等)制造的蜡模强度较低,难以满足复杂薄壁铸件要求,且成型精度低。杨世洲等[7]针对SLS原型蜡模在灰分、与水玻璃的润湿性及涂覆性方面能否达到熔模铸造的相关试验标准进行了验证,并用实例证实,SLS原型蜡模代替熔模铸造蜡模是可行的。用SLS可迅速、的制作形状几乎任意复杂的蜡模,且不需要制备压蜡的人人体育直播网,其蜡型尺寸精度可达(0.13~0.25)mm,表面粗糙度均方根值为Ra=3.048~4.064m,在熔模铸造领域已得到广泛应用[8]。但因制造费用相对较高,常用SLS制造形状复杂部位的蜡模,而浇冒口等简单部位则用普通精铸蜡料,降低了产品开发成本。SLS制造蜡模的材料为高分子化合物,熔化温度高,熔体黏度大,不利于脱蜡,易产生夹渣等缺陷,所以不能用一般的水煮或蒸气脱蜡方法,而是采用高温焙烧使材料熔化流走直到完全挥发。杨劲松等[9]针对材料特性设计出合理的结壳脱蜡工艺,在蜡模易积渣部位和凸台处设置出气冒口及排渣冒口,可使蜡料脱出干净,解决了铸件夹渣问题,成功浇注出了汽车排气管、大型不锈钢泵轮等复杂精密铸件。SLA制成的蜡模尺寸精度和表面质量较好,但价格较贵,在航天航空和军工部门的熔模铸造中应用较广泛。FDM工艺所用材料为工业标准铸造用石蜡(灰分含量很低且具有较好的表面粗糙度)或塑料等低熔点材料,制壳后可快速脱蜡,用于熔模铸造后所得铸件表面质量和尺寸精度稍差,适用于中等复杂程度的中小型铸件。对于形状复杂铸件的单件或小批量生产,也可用LOM制作的纸制模代替蜡模,对其进行防潮处理后,涂挂涂料,构成形壳,然后除去纸模,利用熔模铸造方法制壳后浇注铸件。美国克莱斯勒公司用LOM制作蜡模生产出形状复杂的排气管铸件。


3.3消失模

SLS工艺烧结PS粉末制成原型件,经后处理,可用做消失模铸造母模生产金属铸件。由于烧结体的密度比传统发泡聚苯乙烯的高,气化产生的过量气体将影响金属的流动性和铸件质量,降低烧结体密度是制作高质量消失模的关键。聚合物与石蜡相比具有较好的烧结性能、较低的温度敏感性、熔解气化完全、烧结体强度高、表面质量好、杂质少等优点熔模经浸蜡处理和机械抛光后,表面粗糙度值可从Ra=2~15m降低到Ra=0.3~0.9m,经表面镀层处理可有效消除熔模表面气孔,显著提高成形件尺寸精度和表面质量。用其制成的熔模广泛用于铝合金、不锈钢和钛合金材料零件的铸造,经浸蜡处理则可用于真空铸造高品质零件。用于烧制消失模的聚合物粉末有金属基和树脂基2,如美国DTM公司开发的CuPADuraformPARapidsteel等材料[11]。实验结果表明,CuPA制成的人人体育直播网易与消失模发生粘结,导致脱模困难,效果不理想;DuraformPA效果较好,但由于聚合物硬度低、耐热性差,导致人人体育直播网寿命较短,只适用于小批量生产;Rapidsteel效果虽好但价格较贵。中北大学的崔建芳等[12]用自制的PS原型烧结粉(牌号为STP1)进行烧结,经浸蜡处理制造出铸造消失树脂模;SLS技术制作的原型件模样和芯盒经浸树脂处理后,可直接在砂型铸造造型时使用,大大缩短了模样和芯盒的制造周期。

3.4覆膜砂型()

覆膜砂是铸造中一种应用广泛的造型材料,是采用热固性树脂(如酚醛树脂)包覆石英砂或锆砂的方法制得的。用覆膜砂制作的砂型和砂芯可配合使用,也可与其他砂型()配合使用,其所制的砂型()多为薄壳状,故称为壳型或壳芯。SLS技术可以直接制作砂型(),以覆膜砂(砂粒直径小于0.2mm)为成形材料,根据零件模型的几何信息进行逐层烧结,经固化处理并配以浇注系统后,即获得铸造用型壳或型芯并浇注出铸件。该方法生产工艺过程短、成形速度快,特别适合于制造形状复杂,尤其是内腔复杂的金属铸件。图2所示为带油路、直径仅6mm的复杂砂芯。美国DTM公司开发的SolidFormZr材料是一种覆有树脂粘结剂的锆砂,烧制成的原型在100的烘箱中保温2h硬化后,可以直接用作铸造砂型。

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