精密鑄造的鑄型材料主要由粘結(jié)劑、耐火材料及某種附加物組成,不同粘結(jié)劑和耐火材料組成的鑄型具有不同的強(qiáng)度性能。傳統(tǒng)陶瓷鑄型的制造方法是由蠟?zāi)ｉ_模到鑄型焙燒,其工序多、耗時(shí)長(zhǎng),難以達(dá)到部分定制化和靈活性的鑄件要求。擠出成型是一種基于水基陶瓷膏體擠出、分層沉積、立體成型的陶瓷增材制造技術(shù)。不需要單獨(dú)的激光能源系統(tǒng),該方法適用性廣,設(shè)備制造成本低,具有很好的發(fā)展?jié)摿蛷V闊的應(yīng)用前景。對(duì)擠出成型來說,選擇合適的材料體系、制備分散性好且成分均勻的膏體、具有良好的燒結(jié)性能是應(yīng)用于精密鑄造領(lǐng)域的關(guān)鍵問題。因此本文對(duì)鑄型材料的選擇、陶瓷漿料配方的設(shè)計(jì)、擠出試樣的工藝參數(shù)、燒結(jié)參數(shù)和鑄坯性能進(jìn)行研究。從耐火材料、粘結(jié)劑種類及粉液比對(duì)鑄型性能影響的分析可知,鋁礬土鑄型在燒結(jié)及冷卻過程中無裂紋也無相變相,鑄型強(qiáng)度好。對(duì)于相同耐火材料的硅溶膠鑄型的強(qiáng)度大于硅酸乙酯水解液及水玻璃鑄型的強(qiáng)度。對(duì)于相同工藝制作的Si30硅溶膠鑄型其性能最好。材料體系選擇鋁礬土和硅溶膠的組合,其粉液比為2.4。從膏體的制備和擠出試樣的工藝研究可知,固相體積分?jǐn)?shù)、分散劑含量以及pH值會(huì)對(duì)漿料的性能產(chǎn)生影響,對(duì)于該體系漿料球磨的時(shí)間取8h... 

【文章來源】：蘭州理工大學(xué)甘肅省

【文章頁數(shù)】：60 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

型芯型殼一體化的光固化樹脂原型件

面向模殼型芯一體化增材制造技術(shù)的鑄型材料研究4制得的精密鑄件如圖1.2所示，首先采用SolidWorks建立了零件的三維模型,將模型導(dǎo)入激光燒結(jié)設(shè)備中，調(diào)整并優(yōu)化了燒結(jié)設(shè)備的工藝參數(shù)，以PS(聚苯乙烯)粉末為原材料進(jìn)行了激光燒結(jié)成型,制得了零件的PS原型；然后，以該P(yáng)S原型與蠟澆注系統(tǒng)結(jié)合后的整體模型作為熔模替代了傳統(tǒng)壓制蠟?zāi)�，進(jìn)行了熔模精密鑄造，制得了如圖1.2所示目標(biāo)零件的精密鑄件；最后，測(cè)量并分析了鑄件的尺寸精度和表面質(zhì)量。研究結(jié)果表明：通過該快速鑄造工藝制得的鑄件質(zhì)量較好，尺寸精度可達(dá)CT6級(jí)，表面粗糙度可達(dá)Ra6.3μm[22]。圖1.2零件支架的精密鑄件1.2.2基于光固化成型的快速鑄造基于光固化成型(SLA)的快速鑄造技術(shù)的簡(jiǎn)要工藝過程為:首先將零件三維模型通過光固化成型設(shè)備直接打印成形，得到零件樹脂原型，并進(jìn)行清洗、去支撐、打磨、后固化等后處理工序，最后以此零件樹脂原型為熔模進(jìn)行熔模精密鑄造，依次進(jìn)行制殼、焙燒、澆鑄、脫殼、鑄件后處理等工序，最終制得零件金屬鑄件。鑄型材料為光敏樹脂�；诠夤袒夹g(shù)的快速鑄造相比于其他方法的優(yōu)點(diǎn)在于表面質(zhì)量好，尺寸精度高，機(jī)械強(qiáng)度高。但光敏樹脂價(jià)格昂貴且熱膨脹系數(shù)很高，那么在高溫?zé)Y(jié)脫去樹脂的過程中，樹脂原型會(huì)發(fā)生明顯的膨脹，樹脂原型膨脹率遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于鑄型的膨脹率，容易使得包裹在樹脂原型外面的鑄型發(fā)生裂縫，導(dǎo)致整體鑄造過程失敗，如圖1.3所示[23]。圖1.3鑄型脹裂圖示宗學(xué)文等人針對(duì)快速熔模精密鑄造中仍然存在的鑄型開裂等問題，對(duì)一種復(fù)雜葉輪進(jìn)行低壓熔�？焖勹T造工藝研究，首先根據(jù)葉輪的結(jié)構(gòu)來設(shè)計(jì)澆注方案，利用Procast軟件對(duì)鑄造過程進(jìn)行數(shù)值模擬，來驗(yàn)證設(shè)計(jì)方案的合理性，采用光固

面向模殼型芯一體化增材制造技術(shù)的鑄型材料研究4制得的精密鑄件如圖1.2所示，首先采用SolidWorks建立了零件的三維模型,將模型導(dǎo)入激光燒結(jié)設(shè)備中，調(diào)整并優(yōu)化了燒結(jié)設(shè)備的工藝參數(shù)，以PS(聚苯乙烯)粉末為原材料進(jìn)行了激光燒結(jié)成型,制得了零件的PS原型；然后，以該P(yáng)S原型與蠟澆注系統(tǒng)結(jié)合后的整體模型作為熔模替代了傳統(tǒng)壓制蠟?zāi)�，進(jìn)行了熔模精密鑄造，制得了如圖1.2所示目標(biāo)零件的精密鑄件；最后，測(cè)量并分析了鑄件的尺寸精度和表面質(zhì)量。研究結(jié)果表明：通過該快速鑄造工藝制得的鑄件質(zhì)量較好，尺寸精度可達(dá)CT6級(jí)，表面粗糙度可達(dá)Ra6.3μm[22]。圖1.2零件支架的精密鑄件1.2.2基于光固化成型的快速鑄造基于光固化成型(SLA)的快速鑄造技術(shù)的簡(jiǎn)要工藝過程為:首先將零件三維模型通過光固化成型設(shè)備直接打印成形，得到零件樹脂原型，并進(jìn)行清洗、去支撐、打磨、后固化等后處理工序，最后以此零件樹脂原型為熔模進(jìn)行熔模精密鑄造，依次進(jìn)行制殼、焙燒、澆鑄、脫殼、鑄件后處理等工序，最終制得零件金屬鑄件。鑄型材料為光敏樹脂�；诠夤袒夹g(shù)的快速鑄造相比于其他方法的優(yōu)點(diǎn)在于表面質(zhì)量好，尺寸精度高，機(jī)械強(qiáng)度高。但光敏樹脂價(jià)格昂貴且熱膨脹系數(shù)很高，那么在高溫?zé)Y(jié)脫去樹脂的過程中，樹脂原型會(huì)發(fā)生明顯的膨脹，樹脂原型膨脹率遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于鑄型的膨脹率，容易使得包裹在樹脂原型外面的鑄型發(fā)生裂縫，導(dǎo)致整體鑄造過程失敗，如圖1.3所示[23]。圖1.3鑄型脹裂圖示宗學(xué)文等人針對(duì)快速熔模精密鑄造中仍然存在的鑄型開裂等問題，對(duì)一種復(fù)雜葉輪進(jìn)行低壓熔�？焖勹T造工藝研究，首先根據(jù)葉輪的結(jié)構(gòu)來設(shè)計(jì)澆注方案，利用Procast軟件對(duì)鑄造過程進(jìn)行數(shù)值模擬，來驗(yàn)證設(shè)計(jì)方案的合理性，采用光固

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]陶瓷3D打印技術(shù)及材料的研究現(xiàn)狀[J]. 郭璐,朱紅.  陶瓷學(xué)報(bào). 2020(01)
[2]鈦合金熔模精密鑄件表面質(zhì)量提升工藝性研究[J]. 李偉東,劉茵琪,田永武.  鑄造技術(shù). 2020(02)
[3]SLS技術(shù)在熔模精密鑄造中的應(yīng)用[J]. 孫旋,羅兆偉,張建巧.  塑料工業(yè). 2019(11)
[4]3D打印鑄造模型的應(yīng)用研究與展望[J]. 張德龍,張昊,張曉剛,張宏樂.  現(xiàn)代制造技術(shù)與裝備. 2019(11)
[5]基于SLS的誘導(dǎo)輪快速熔模鑄造工藝研究[J]. 楊來俠,白祥,徐超,王勃,高揚(yáng).  鑄造. 2019(10)
[6]3D打印技術(shù)與傳統(tǒng)鑄造技術(shù)相結(jié)合鑄造管類零件[J]. 孟憲寶,張文朝,王曉菲,王子,申帥,任玉紅.  特種鑄造及有色合金. 2019(06)
[7]熔模精密鑄造在航空航天領(lǐng)域的應(yīng)用現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)[J]. 樊振中.  航空制造技術(shù). 2019(09)
[8]基于選擇性激光燒結(jié)PS原型的快速鑄造工藝研究[J]. 邵中魁,沈小麗,何朝輝,黃建軍,姜耀林,潘煜.  機(jī)電工程. 2019(04)
[9]燒結(jié)溫度對(duì)氧化鋁基陶瓷型殼顯微組織及力學(xué)行為的影響[J]. 魏倩,許自霖,許慶彥,柳百成.  航空材料學(xué)報(bào). 2019(02)
[10]3DP打印砂芯在某航天薄壁結(jié)構(gòu)件鑄造中的應(yīng)用[J]. 邱輝,李翔光,舒均林.  特種鑄造及有色合金. 2018(09)



本文編號(hào)：3030385