基于PCM工艺的导轮低压铸造及3D打印用呋喃树脂改性研究

发布时间：2020-07-15 06:04

【摘要】：工程机械液力变矩器导轮具有叶片形状复杂的特点,传统导轮砂芯制造和装配过程耗时长、尺寸精度差,导致生产效率低下、自动化程度低等缺点。为解决这些问题,本文将数值模拟及PCM技术(砂型无模铸型制造技术,Patternless Casting Manufacturing)融入到装载机中液力变矩器导轮的低压铸造工艺当中,并且对PCM技术中3D打印(微滴喷射成形)所用的呋喃树脂进行了改性研究,利用逆向测量技术对砂芯、导轮铸件外形尺寸进行了测量、比较分析。1.针对微滴喷射成形所用的呋喃树脂成本高、废水量大、废水中含有游离甲醛含量高等缺点,本文通过利用多聚甲醛代替37%甲醛溶液、乙醇代替糠醇、加入适量的捕醛剂作为手段,进行了 3D打印用呋喃树脂改性研究工作,确定了较佳的改性呋喃树脂合成方案,即:多聚甲醛对37%甲醛溶液替代量为50%、乙醇对糠醇替代量为15%。该改性呋喃树脂合成成本降低了约6.7%。此外,本文还利用红外光谱仪对改性呋喃树脂进行成份分析。2.本文依据经验公式估算了升液压力、充型压力、浇注温度、模具温度等铸造参数,然后利用MAGMA模拟软件对估算出的参数进行正交试验,对不同参数下的导轮铸造过程进行模拟分析。最后根据数值模拟结果确定较为合适的导轮低压铸造参数,即为:升液压力200mbar,升液压力升压速度为40mbar/s,充型压力360mbar,充型压力升压速度为60mbar/s,浇铸温度690℃,砂芯模具温度150℃。3.采用微滴喷射成形技术对导轮砂芯进行打印,实现砂芯一体化成形,解决了传统制芯工艺对砂芯分块制造再装配而产生装配误差的问题。确定了导轮砂芯打印参数为:采用100/200目焙烧砂,喷头扫描速度为145mm/s、铺粉厚度为0.5mm、扫描线宽为1.5mm对砂芯进行打印;利用打印的砂芯以及数值模拟所确认的参数对导轮进行低压铸造实验。利用Faro三坐标测量臂、Geomagic Studio软件、Geomagic Qualify软件对砂芯和导轮铸件进行了扫描、分析,得出:砂芯主要偏差集中在-0.2000mm～0.2000mm区间内,导轮铸件关键部分叶片的偏差在-0.3112mm～0.408mm范围内,符合JB/T9712-2001标准中对Ⅰ级液力变矩器叶轮的规定。
【学位授予单位】：广西大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TG24
【图文】：

示意图,工艺流程,示意图,呋喃树脂

逦（３．４）逡逑本文中３Ｄ打印用改性呋喃树脂合成工艺流程图与传统呋喃树脂工艺流程图大致相逡逑同，具体工艺如图２．］所示。逡逑ＳＳＰ＇ＺＳｉ邋＿Ｐ、Ｚ目？逦｜邋ＮａＯＨ邋溶浓￣逡逑ｊ逦邋Ｉ酸性催化邋｜邋尿素邋Ｌ＿ｒ＿＿Ｊ逡逑尿素丨ｒ：逦Ｈ逦ｎ逦，ｒ逦ｉｒ逡逑Ｅ０｜｜邋ｉ邋解聚逦ｒ＂：＾＂邋Ｉ邋ｉ＾ｉ邋逦邋逦逡逑Ｉ＝＝｜邋＿邋ｉ邋逦邋Ｉ邋—？缩聚邋—？除自ｉ邋—？中和—？产品逡逑｜Ｊ邋Ｉ邋ｈ口成邋１１逡逑甲醇邋逦逡逑图２．１工艺流程示意图逡逑Ｆｉｇｕｒｅ２．１邋Ｔｈｅ邋ｐｒｏｃｅｓｓ邋ｆｌｏｗ逡逑本实验采取的基础制备方法（即多聚甲醛代替量为0，乙醇替代量为0，捕醛剂添逡逑加量为0情况下呋喃树脂的配置方法）为［８（）］：逡逑第１６页逡逑

呋喃树脂,合成装置

外形图,砂块,尺寸,单位

环境下分别进行２４小时固化，然后将固化后的型砂试样放在万能拉力机上进行拉伸。逡逑制作砂块的“８”字型塑料模具打印所用设备为Ｓｔｒａｔａｓｙｓ公司的Ｕｐｒｉｎｔ快速成型设逡逑备。快速成型设备外形图如图２．３所示。“８”字型砂块尺寸如丨冬｜３．４所示。所制“８”逡逑字型砂块实物如图２．５所示。逡逑Ｓ■灥逡逑图２．邋３邋Ｕｐｒｉｎｔ快速成型设备逡逑Ｆｉｇｕｒｅ２．３邋ｒａｐｉｄ邋ｐｒｏｔｏｔｙｐｉｎｇ邋ｄｅｖｉｃｅｓ逡逑：；１逡逑＾邋１逦＾Ｐ＇逡逑图２．４邋“８”字蜇砂块尺寸（单位为毫米）逦图２．５邋“８”字型砂块实物逡逑Ｆｉｇｕｒｅ２．４邋＂８＂邋ｔｙｐｅ邋ｓａｎｄ邋ｍｏｌｄ邋ｓｉｚｅ逦Ｆｉｇｕｒｅ２．５邋＂８＂邋ｔｙｐｅ邋ｓａｎｄ邋ｍｏｌｄ逡逑第丨９页逡逑

【参考文献】