發(fā)布時間：2017-07-28 16:02

  本文關(guān)鍵詞：覆膜砂選區(qū)激光燒結(jié)工藝參數(shù)研究

  更多相關(guān)文章： 覆膜砂 選區(qū)激光燒結(jié) 工藝參數(shù) 抗拉強度

【摘要】：在砂型鑄造過程中,芯盒和模樣的制備是至關(guān)重要的。傳統(tǒng)的制備方法工藝復(fù)雜、成本高、周期長。特別是對于大型復(fù)雜薄壁鑄件用砂型,常常有多個砂型組合而成,其相互間位置尺寸稍有差錯就會導致鑄件精度不高,表面質(zhì)量差,切削加工量大,不僅浪費了大量金屬材料,而且增加了加工費用,工作效率低,經(jīng)濟效果差。選區(qū)激光燒結(jié)覆膜砂制造砂型已取得了一定的成就,并獲得人們的認可,它具備成型速度快,成型精度高,工期短,經(jīng)濟成本低的特點,采用選區(qū)激光燒結(jié)覆膜砂制備砂型將是以后砂型鑄造的趨勢。本文對選區(qū)激光燒結(jié)技術(shù)應(yīng)用于鑄造用樹脂硅砂做了較為系統(tǒng)的研究,對鑄造用覆膜砂的選區(qū)激光燒結(jié)工藝參數(shù)進行了較詳細的研究。在覆膜砂的制備階段,在已有的研究基礎(chǔ)上驗證并優(yōu)化了覆膜工藝,研究了覆膜溫度、混砂時間等因素對于樹脂覆膜效果的影響,經(jīng)過正交試驗發(fā)現(xiàn),覆膜溫度對樹脂的覆膜效果影響最大。覆膜砂的準備是在之前的研究基礎(chǔ)上選擇了顆粒粗細不同的三種原砂按1.5:2.5:6.0的比例混合配制而成,使細沙充分填充到粗砂的縫隙中。得出了120℃為覆膜溫度,加入樹脂后混砂60s,加固化劑溫度為95℃,加入固化劑后混砂35s的混砂工藝。本文采用正交實驗方法對選區(qū)激光燒結(jié)工藝參數(shù)進行了系統(tǒng)地研究,對激光功率、掃描速度、預(yù)熱溫度、鋪粉厚度這四個工藝參數(shù)對覆膜砂試樣成型質(zhì)量的影響做了深入的研究,使用自制的SLS-500點掃描激光快速成型機。實驗結(jié)果表明,提高激光功率或降低掃描速度均能大幅提高燒結(jié)件的抗拉強度,隨著鋪粉層厚的增加,激光燒結(jié)件的抗拉強度明顯降低,另外,正交試驗結(jié)果分析表明,工藝參數(shù)對激光燒結(jié)件抗拉強度的影響程度為:激光功率掃描速度鋪粉厚度預(yù)熱溫度,最佳燒結(jié)工藝為激光功率:18W,預(yù)熱溫度:70℃,掃描速度:1400mm/s,鋪粉厚度:0.2mm,砂型的初始抗拉強度可達0.66MPa。本文對覆膜砂的選區(qū)激光燒結(jié)成型精度也做了研究,發(fā)現(xiàn)影響燒結(jié)成型件精度的主要因素包括數(shù)據(jù)處理的誤差、設(shè)備的機械誤差、燒結(jié)工藝的影響和材料本身特性的影響,其中在燒結(jié)工藝的影響力激光功率與掃描速度對砂型的成型尺寸的影響較大,造成Z軸出現(xiàn)正值偏差即所謂的“Z軸盈余”現(xiàn)象。為了提升SLS燒結(jié)砂型的力學性能,本文對砂型的保溫后處理也做了研究,通過不同的保溫溫度與保溫時間匹配,發(fā)現(xiàn)較為優(yōu)化的后期保溫固化工藝參數(shù):保溫溫度250℃,保溫時長30min,保溫后的抗拉強度可達3.86MPa。本文還對該種工藝制備出覆膜砂的發(fā)氣量、灼燒減量和潰散性也做了研究。測得發(fā)氣量值19ml/g,得出灼燒減量為2.6%選區(qū)激光燒結(jié)技術(shù)屬于發(fā)展較早的3D打印技術(shù),輕量化、低成本、短周期和綠色環(huán)保的特點使得其在工業(yè)制造、航空航天精密零部件制造和軍工制造方面將會體現(xiàn)很大的優(yōu)勢,尤其對于形狀結(jié)構(gòu)復(fù)雜的零部件,選擇性激光燒結(jié)技術(shù)可以利用其獨特的成型方式大大降低制造難度與成本周期。利用選擇性激光燒結(jié)應(yīng)用在砂型鑄造領(lǐng)域還有很大的開發(fā)潛力,除了通過優(yōu)化原砂的覆膜工藝、激光燒結(jié)工藝還有后處理工藝提升砂型的力學性能外,還可以通過提升砂粒的顆粒特性、優(yōu)化不同粒度的原砂搭配比等能夠提高鋪粉密度的方法使得砂型的力學性能進一步提升。這種新型制造技術(shù)與傳統(tǒng)的鑄造方法結(jié)合對于提升其他領(lǐng)域快速制造技術(shù)具有巨大的應(yīng)用價值。
【關(guān)鍵詞】：覆膜砂 選區(qū)激光燒結(jié) 工藝參數(shù) 抗拉強度
【學位授予單位】：中北大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TG221
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-12
• 1、緒論12-21
• 1.1 研究背景12-13
• 1.2 選區(qū)激光燒結(jié)成型原理13-15
• 1.3 國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀15-20
• 1.3.1 覆膜砂固化機理的研究現(xiàn)狀15-17
• 1.3.2 覆膜砂制備工藝的研究現(xiàn)狀17
• 1.3.3 選區(qū)激光燒結(jié)工藝參數(shù)研究現(xiàn)狀17-19
• 1.3.4 覆膜砂選區(qū)激光燒結(jié)后處理的研究現(xiàn)狀19-20
• 1.4 覆膜砂的選區(qū)激光燒結(jié)的應(yīng)用與研究意義20-21
• 2、覆膜砂制備工藝研究21-30
• 2.1 引言21
• 2.2 激光燒結(jié)用覆膜砂的制備原理21-23
• 2.3 選區(qū)激光燒結(jié)用覆膜砂的制備實驗23-25
• 2.3.1 實驗設(shè)備23
• 2.3.2 實驗方案23-25
• 2.4 實驗結(jié)果25
• 2.5 覆膜工藝參數(shù)對覆膜砂覆膜效果的影響分析25-28
• 2.5.1 覆膜溫度對覆膜砂質(zhì)量的影響26-27
• 2.5.2 混砂時間對覆膜砂質(zhì)量的影響27-28
• 2.6 顆粒特性對覆膜效果的影響28-29
• 2.7 本章小結(jié)29-30
• 3、覆膜砂選區(qū)激光燒結(jié)工藝研究30-52
• 3.1 引言30
• 3.2 實驗設(shè)備30-33
• 3.3 實驗方案33-36
• 3.4 工藝參數(shù)對燒結(jié)成型件性能的影響36-44
• 3.4.1 激光功率對覆膜砂選區(qū)激光燒結(jié)強度的影響36-38
• 3.4.2 掃描速度對覆膜砂選區(qū)激光燒結(jié)強度的影響38-40
• 3.4.3 預(yù)熱溫度對覆膜砂選區(qū)激光燒結(jié)強度的影響40-42
• 3.4.4 鋪粉層厚對覆膜砂選區(qū)激光燒結(jié)強度的影響42-44
• 3.4.5 掃描間距對覆膜砂選區(qū)激光燒結(jié)強度的影響44
• 3.5 覆膜砂選區(qū)激光燒結(jié)樹脂固化機理研究44-46
• 3.6 覆膜砂選區(qū)激光燒結(jié)件成型精度的研究46-51
• 3.6.1 零件數(shù)據(jù)處理引起的誤差48-49
• 3.6.2 設(shè)備的機械誤差49-50
• 3.6.3 成型工藝參數(shù)的影響50-51
• 3.6.4 材料特性的影響51
• 3.7 本章小結(jié)51-52
• 4、覆膜砂選區(qū)激光燒結(jié)件后處理工藝與性能研究52-62
• 4.1 引言52
• 4.2 實驗設(shè)備52-53
• 4.3 實驗方案53-54
• 4.4 后處理工藝參數(shù)對燒結(jié)成型件性能影響54-56
• 4.5 激光燒結(jié)用覆膜砂潰散性的研究56-57
• 4.6 激光燒結(jié)用覆膜砂發(fā)氣量的研究57-58
• 4.7 激光燒結(jié)用覆膜砂灼燒減量的研究58-59
• 4.8 覆膜砂的選區(qū)激光燒結(jié)實際應(yīng)用59-60
• 4.9 本章小結(jié)60-62
• 結(jié)論62-63
• 參考文獻63-66
• 攻讀碩士學位期間發(fā)表的論文及所取得的研究成果66-67
• 致謝67-68

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本文編號：584827