基于面曝光快速成型的陶瓷制件光固化基础研究

发布时间：2020-08-27 09:50

【摘要】：面曝光快速成型通过动态掩模设备形成固化层掩模图案,将图案投影到可光固化溶液表面进行固化,一次曝光固化一个层面的实体,经逐层累加形成整个实体,具有工艺简单、易于操作、制件表面质量高等特点。陶瓷材料由于具备高熔点、高硬度、高耐磨性及耐氧化等优点,被广泛应用于各领域,但高精度、复杂结构的陶瓷制件加工难度大,成本较高,将面曝光快速成型工艺应用于陶瓷件的制作不仅降低了成本,而且提高了制造效率,有着广阔的发展前景。要制作出高质量的陶瓷制件,陶瓷悬浮液的制备既是首要步骤,也是陶瓷面曝光固化的基础。本文以氧化铝陶瓷悬浮液的制备为代表,黏度是表征悬浮液分散稳定性的一个主要参数,对悬浮液的黏度进行了实验研究,分别讨论了固含量、温度和pH值对悬浮液黏度的影响,实验结果表明:随着固含量的增加,氧化铝悬浮液粘度不断增大;随着温度的上升,氧化铝悬浮液粘度逐渐降低;PH值对氧化铝悬浮液粘度影响不大。研究还发现了过度温度依赖性可归因于热稀释,热稀释对氧化铝悬浮液粘性流动表观活化能的影响可以从K-D(Krieger-Dougherty)公式获得的校正因子去除。陶瓷悬浮液有着自身的固化特征,通过实验研究不同情况下氧化铝陶瓷悬浮液的单层固化深度和宽度的变化,探究氧化铝陶瓷悬浮液的固化特点,并分析颗粒粒径大小、固含量对固化深度、固化宽度及宽度差的影响,从而得到有关陶瓷悬浮液的固化规律。最后,以上述研究为依据,选取合适的工艺参数,制作了较有代表性的陶瓷素胚,实验结果表明,系统的制作精度满足了零件制作要求,经过后处理(干燥、脱脂和烧结)即可获得理想的陶瓷零件。
【学位授予单位】：西安工程大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TQ174.6
【图文】：

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1 绪论1 绪论1.1 快速成型技术1.1.1 快速成型技术简介快速成型技术（Rapid Prototyping and Manufacturing）也被称为快速原型制造技术，简称 RP 技术，是 20 世纪 80 年代中后期发展起来的一种新型制造技术在传统锻造、铸造过程中，加工前后零件的质量不发生变化，为等材制造，切削加工使得材料质量减少，为减材制造，而快速成型工艺是根据材料的离散、叠加原理，整个制造过程为材料的累加，是一种增材制造，其基本原理如图 1-1 所示

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图 1-2 立体光固化成型原理图（2）选择性激光烧结(Selected Laser Sintering，简称 SLS)。SLS 为 CO2激光器，其成型材料通常呈粉末状。如图 1-3 所示，工作末材料铺于工作台上， CO2激光器发射出红外激光束，扫描器根据轮廓信息选择性的对粉末进行烧结，烧结完一层后，工作台下降一个，铺粉设备再铺上新的一层粉末材料，通过辊子刮平，去除多余的粉工零件所需的层厚。激光器再次对粉末材料进行烧结成型，如此反整个零件的加工。制作完成后，去除零件表面多余的未被烧结的粉行打磨、烘干处理，从而获得所需的三维实体零件。选择性激光烧结成型精密金属零件，并且该技术所应用的材料范围非常广泛，其中包、陶瓷粉末以及复合粉末材料[8-9]。

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图 1-3 选择性激光烧结原理图）分层实体制造(Laminated Object Manufacturing，简称实体制造，LOM 工艺的成型原理如图 1-4 所示：通过进行切层处理，CO2激光器按照模型每层截面的轮廓信，切出该层轮廓，去除非零件部分。当加工完一层后，度，再铺上一层新的材料，由热压装置使其与下方已切如此循环，直至加工完成，最后获得所需的三维实体[10-于大尺寸零件的制造，而且很少出现翘曲变形。但由于较难满足精度上的要求。

【参考文献】