面向模壳型芯一体化增材制造技术的铸型材料研究
发布时间：2021-02-12 06:16
精密铸造的铸型材料主要由粘结剂、耐火材料及某种附加物组成,不同粘结剂和耐火材料组成的铸型具有不同的强度性能。传统陶瓷铸型的制造方法是由蜡模开模到铸型焙烧,其工序多、耗时长,难以达到部分定制化和灵活性的铸件要求。挤出成型是一种基于水基陶瓷膏体挤出、分层沉积、立体成型的陶瓷增材制造技术。不需要单独的激光能源系统,该方法适用性广,设备制造成本低,具有很好的发展潜力和广阔的应用前景。对挤出成型来说,选择合适的材料体系、制备分散性好且成分均匀的膏体、具有良好的烧结性能是应用于精密铸造领域的关键问题。因此本文对铸型材料的选择、陶瓷浆料配方的设计、挤出试样的工艺参数、烧结参数和铸坯性能进行研究。从耐火材料、粘结剂种类及粉液比对铸型性能影响的分析可知,铝矾土铸型在烧结及冷却过程中无裂纹也无相变相,铸型强度好。对于相同耐火材料的硅溶胶铸型的强度大于硅酸乙酯水解液及水玻璃铸型的强度。对于相同工艺制作的Si30硅溶胶铸型其性能最好。材料体系选择铝矾土和硅溶胶的组合,其粉液比为2.4。从膏体的制备和挤出试样的工艺研究可知,固相体积分数、分散剂含量以及pH值会对浆料的性能产生影响,对于该体系浆料球磨的时间取8h...
【文章来源】：兰州理工大学甘肃省
【文章页数】：60 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
型芯型壳一体化的光固化树脂原型件
面向模壳型芯一体化增材制造技术的铸型材料研究4制得的精密铸件如图1.2所示，首先采用SolidWorks建立了零件的三维模型,将模型导入激光烧结设备中，调整并优化了烧结设备的工艺参数，以PS(聚苯乙烯)粉末为原材料进行了激光烧结成型,制得了零件的PS原型；然后，以该PS原型与蜡浇注系统结合后的整体模型作为熔模替代了传统压制蜡模，进行了熔模精密铸造，制得了如图1.2所示目标零件的精密铸件；最后，测量并分析了铸件的尺寸精度和表面质量。研究结果表明：通过该快速铸造工艺制得的铸件质量较好，尺寸精度可达CT6级，表面粗糙度可达Ra6.3μm[22]。图1.2零件支架的精密铸件1.2.2基于光固化成型的快速铸造基于光固化成型(SLA)的快速铸造技术的简要工艺过程为:首先将零件三维模型通过光固化成型设备直接打印成形，得到零件树脂原型，并进行清洗、去支撑、打磨、后固化等后处理工序，最后以此零件树脂原型为熔模进行熔模精密铸造，依次进行制壳、焙烧、浇铸、脱壳、铸件后处理等工序，最终制得零件金属铸件。铸型材料为光敏树脂。基于光固化技术的快速铸造相比于其他方法的优点在于表面质量好，尺寸精度高，机械强度高。但光敏树脂价格昂贵且热膨胀系数很高，那么在高温烧结脱去树脂的过程中，树脂原型会发生明显的膨胀，树脂原型膨胀率远远大于铸型的膨胀率，容易使得包裹在树脂原型外面的铸型发生裂缝，导致整体铸造过程失败，如图1.3所示[23]。图1.3铸型胀裂图示宗学文等人针对快速熔模精密铸造中仍然存在的铸型开裂等问题，对一种复杂叶轮进行低压熔模快速铸造工艺研究，首先根据叶轮的结构来设计浇注方案，利用Procast软件对铸造过程进行数值模拟，来验证设计方案的合理性，采用光固
面向模壳型芯一体化增材制造技术的铸型材料研究4制得的精密铸件如图1.2所示，首先采用SolidWorks建立了零件的三维模型,将模型导入激光烧结设备中，调整并优化了烧结设备的工艺参数，以PS(聚苯乙烯)粉末为原材料进行了激光烧结成型,制得了零件的PS原型；然后，以该PS原型与蜡浇注系统结合后的整体模型作为熔模替代了传统压制蜡模，进行了熔模精密铸造，制得了如图1.2所示目标零件的精密铸件；最后，测量并分析了铸件的尺寸精度和表面质量。研究结果表明：通过该快速铸造工艺制得的铸件质量较好，尺寸精度可达CT6级，表面粗糙度可达Ra6.3μm[22]。图1.2零件支架的精密铸件1.2.2基于光固化成型的快速铸造基于光固化成型(SLA)的快速铸造技术的简要工艺过程为:首先将零件三维模型通过光固化成型设备直接打印成形，得到零件树脂原型，并进行清洗、去支撑、打磨、后固化等后处理工序，最后以此零件树脂原型为熔模进行熔模精密铸造，依次进行制壳、焙烧、浇铸、脱壳、铸件后处理等工序，最终制得零件金属铸件。铸型材料为光敏树脂。基于光固化技术的快速铸造相比于其他方法的优点在于表面质量好，尺寸精度高，机械强度高。但光敏树脂价格昂贵且热膨胀系数很高，那么在高温烧结脱去树脂的过程中，树脂原型会发生明显的膨胀，树脂原型膨胀率远远大于铸型的膨胀率，容易使得包裹在树脂原型外面的铸型发生裂缝，导致整体铸造过程失败，如图1.3所示[23]。图1.3铸型胀裂图示宗学文等人针对快速熔模精密铸造中仍然存在的铸型开裂等问题，对一种复杂叶轮进行低压熔模快速铸造工艺研究，首先根据叶轮的结构来设计浇注方案，利用Procast软件对铸造过程进行数值模拟，来验证设计方案的合理性，采用光固
【参考文献】：
期刊论文
[1]陶瓷3D打印技术及材料的研究现状[J]. 郭璐,朱红. 陶瓷学报. 2020(01)
[2]钛合金熔模精密铸件表面质量提升工艺性研究[J]. 李伟东,刘茵琪,田永武. 铸造技术. 2020(02)
[3]SLS技术在熔模精密铸造中的应用[J]. 孙旋,罗兆伟,张建巧. 塑料工业. 2019(11)
[4]3D打印铸造模型的应用研究与展望[J]. 张德龙,张昊,张晓刚,张宏乐. 现代制造技术与装备. 2019(11)
[5]基于SLS的诱导轮快速熔模铸造工艺研究[J]. 杨来侠,白祥,徐超,王勃,高扬. 铸造. 2019(10)
[6]3D打印技术与传统铸造技术相结合铸造管类零件[J]. 孟宪宝,张文朝,王晓菲,王子,申帅,任玉红. 特种铸造及有色合金. 2019(06)
[7]熔模精密铸造在航空航天领域的应用现状与发展趋势[J]. 樊振中. 航空制造技术. 2019(09)
[8]基于选择性激光烧结PS原型的快速铸造工艺研究[J]. 邵中魁,沈小丽,何朝辉,黄建军,姜耀林,潘煜. 机电工程. 2019(04)
[9]烧结温度对氧化铝基陶瓷型壳显微组织及力学行为的影响[J]. 魏倩,许自霖,许庆彦,柳百成. 航空材料学报. 2019(02)
[10]3DP打印砂芯在某航天薄壁结构件铸造中的应用[J]. 邱辉,李翔光,舒均林. 特种铸造及有色合金. 2018(09)
本文编号：3030385
【文章来源】：兰州理工大学甘肃省
【文章页数】：60 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
型芯型壳一体化的光固化树脂原型件
面向模壳型芯一体化增材制造技术的铸型材料研究4制得的精密铸件如图1.2所示，首先采用SolidWorks建立了零件的三维模型,将模型导入激光烧结设备中，调整并优化了烧结设备的工艺参数，以PS(聚苯乙烯)粉末为原材料进行了激光烧结成型,制得了零件的PS原型；然后，以该PS原型与蜡浇注系统结合后的整体模型作为熔模替代了传统压制蜡模，进行了熔模精密铸造，制得了如图1.2所示目标零件的精密铸件；最后，测量并分析了铸件的尺寸精度和表面质量。研究结果表明：通过该快速铸造工艺制得的铸件质量较好，尺寸精度可达CT6级，表面粗糙度可达Ra6.3μm[22]。图1.2零件支架的精密铸件1.2.2基于光固化成型的快速铸造基于光固化成型(SLA)的快速铸造技术的简要工艺过程为:首先将零件三维模型通过光固化成型设备直接打印成形，得到零件树脂原型，并进行清洗、去支撑、打磨、后固化等后处理工序，最后以此零件树脂原型为熔模进行熔模精密铸造，依次进行制壳、焙烧、浇铸、脱壳、铸件后处理等工序，最终制得零件金属铸件。铸型材料为光敏树脂。基于光固化技术的快速铸造相比于其他方法的优点在于表面质量好，尺寸精度高，机械强度高。但光敏树脂价格昂贵且热膨胀系数很高，那么在高温烧结脱去树脂的过程中，树脂原型会发生明显的膨胀，树脂原型膨胀率远远大于铸型的膨胀率，容易使得包裹在树脂原型外面的铸型发生裂缝，导致整体铸造过程失败，如图1.3所示[23]。图1.3铸型胀裂图示宗学文等人针对快速熔模精密铸造中仍然存在的铸型开裂等问题，对一种复杂叶轮进行低压熔模快速铸造工艺研究，首先根据叶轮的结构来设计浇注方案，利用Procast软件对铸造过程进行数值模拟，来验证设计方案的合理性，采用光固
面向模壳型芯一体化增材制造技术的铸型材料研究4制得的精密铸件如图1.2所示，首先采用SolidWorks建立了零件的三维模型,将模型导入激光烧结设备中，调整并优化了烧结设备的工艺参数，以PS(聚苯乙烯)粉末为原材料进行了激光烧结成型,制得了零件的PS原型；然后，以该PS原型与蜡浇注系统结合后的整体模型作为熔模替代了传统压制蜡模，进行了熔模精密铸造，制得了如图1.2所示目标零件的精密铸件；最后，测量并分析了铸件的尺寸精度和表面质量。研究结果表明：通过该快速铸造工艺制得的铸件质量较好，尺寸精度可达CT6级，表面粗糙度可达Ra6.3μm[22]。图1.2零件支架的精密铸件1.2.2基于光固化成型的快速铸造基于光固化成型(SLA)的快速铸造技术的简要工艺过程为:首先将零件三维模型通过光固化成型设备直接打印成形，得到零件树脂原型，并进行清洗、去支撑、打磨、后固化等后处理工序，最后以此零件树脂原型为熔模进行熔模精密铸造，依次进行制壳、焙烧、浇铸、脱壳、铸件后处理等工序，最终制得零件金属铸件。铸型材料为光敏树脂。基于光固化技术的快速铸造相比于其他方法的优点在于表面质量好，尺寸精度高，机械强度高。但光敏树脂价格昂贵且热膨胀系数很高，那么在高温烧结脱去树脂的过程中，树脂原型会发生明显的膨胀，树脂原型膨胀率远远大于铸型的膨胀率，容易使得包裹在树脂原型外面的铸型发生裂缝，导致整体铸造过程失败，如图1.3所示[23]。图1.3铸型胀裂图示宗学文等人针对快速熔模精密铸造中仍然存在的铸型开裂等问题，对一种复杂叶轮进行低压熔模快速铸造工艺研究，首先根据叶轮的结构来设计浇注方案，利用Procast软件对铸造过程进行数值模拟，来验证设计方案的合理性，采用光固
【参考文献】：
期刊论文
[1]陶瓷3D打印技术及材料的研究现状[J]. 郭璐,朱红. 陶瓷学报. 2020(01)
[2]钛合金熔模精密铸件表面质量提升工艺性研究[J]. 李伟东,刘茵琪,田永武. 铸造技术. 2020(02)
[3]SLS技术在熔模精密铸造中的应用[J]. 孙旋,罗兆伟,张建巧. 塑料工业. 2019(11)
[4]3D打印铸造模型的应用研究与展望[J]. 张德龙,张昊,张晓刚,张宏乐. 现代制造技术与装备. 2019(11)
[5]基于SLS的诱导轮快速熔模铸造工艺研究[J]. 杨来侠,白祥,徐超,王勃,高扬. 铸造. 2019(10)
[6]3D打印技术与传统铸造技术相结合铸造管类零件[J]. 孟宪宝,张文朝,王晓菲,王子,申帅,任玉红. 特种铸造及有色合金. 2019(06)
[7]熔模精密铸造在航空航天领域的应用现状与发展趋势[J]. 樊振中. 航空制造技术. 2019(09)
[8]基于选择性激光烧结PS原型的快速铸造工艺研究[J]. 邵中魁,沈小丽,何朝辉,黄建军,姜耀林,潘煜. 机电工程. 2019(04)
[9]烧结温度对氧化铝基陶瓷型壳显微组织及力学行为的影响[J]. 魏倩,许自霖,许庆彦,柳百成. 航空材料学报. 2019(02)
[10]3DP打印砂芯在某航天薄壁结构件铸造中的应用[J]. 邱辉,李翔光,舒均林. 特种铸造及有色合金. 2018(09)
本文编号：3030385
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