利用快速成型技术实现快速精密铸造的具体方法

时间:2017-12-09 09:19 编辑:澳门新葡萄京官网首页 点击:

  目前用快速成型技术实现快速精密铸造的具体方法有以下几种。
(1)基于SLA原型快速制造零件用SLA原型模代替熔模精密铸造中的蜡模,在SLA模上直接涂挂耐火浆料(多层),待耐火浆料固化后,再焙烧除去SLA模,得到耐火材料壳层作为铸造型壳,浇注液态金属从而得到金属件(其工艺与熔模铸造工艺相同)。此方法适合于中等复杂程度的中小型铸件。
(2)基于LOM原型快速制造零件将LOM原型制成所需零件的凹模,经硅橡胶模过渡转换制得石膏型或陶瓷型,再由石膏型或陶瓷型浇注金属零件。当零件具有   的拨模斜度或LOM原型模表面经过特殊处理后,可将LOM原型制成零件原型代替木模使用,直接制造石膏型或陶瓷型。此方法适于简单或中等复杂程度的金属模具、中大型金属件。当LOM原型模的材料为金属箔时,可用LOM原型生产实型铸造用聚苯乙烯泡沫塑料(EPS)气化模。此法可直接制造聚苯乙烯泡沫塑料(EPS)模具,批量生产EPS气化模和金属铸件。
(3)基于SLS原型生产金属零件采用陶瓷粉末或包覆粘接剂的陶瓷粉末或覆膜砂作为成形材料,按照铸型CAD模型(包括浇注系统等工艺信息)的轮廓信息   控制激光束对造型材料粉末层进行扫描,直接烧结成铸造用壳型,或使包覆在陶瓷粉末或覆膜砂表面的粘结剂熔化粘结,逐步堆积可得到铸型的型壳,清理出型腔内未烧结的松散粉末,就可用于浇注金属零件。铸型和砂芯可分别制造,再装配成完整铸型,也可一体化制造,减少下芯装配带来的误差。此方法适于中小型复杂铸件。当SLS粉未材料为石腊、塑料等时,制出的SLS原型用于制造金属零件的方法与基于SLA原型生产零件的方法相同。
(4)基于FDM原型生产金属零件采用石蜡和塑料等低熔点材料的FDM原型,以FDM原型代替熔模精密铸造中的蜡模。用此蜡模制造金属零件的方法与用SLA原型生产金属零件的方法相同。此方法适用于中等复杂程度的中小型铸件。
(5)基于3DP工艺的壳型直接快速制造工艺   麻省理工学院根据3DP原理开发了直接壳型铸造技术(DSPC-DirectShellProductionCasting)。这一技术随后授权于Soligenlnc企业用于金属铸造生产。DSPC工艺首先利用CADApp定义所需的型腔,通过加入铸造圆角、补贴等铸造工艺信息,对模型进行检验和修饰,然后根据铸造工艺所需的型腔个数生成多型腔的铸型,等待浇铸。其工艺过程如下:首先在成型机工作台上覆盖一层陶瓷粉末(氧化铝粉),然后将微细的硅溶胶沿着工件的外轮廓喷射在这层粉末上;硅溶胶将氧化铝粉末固化在当前层上,并为下一层的氧化铝粉末提供粘着层;每一层固化完成后,工作台就下降一个层的高度,使下一层的氧化铝粉末继续复覆和粘固;未粘固在模型上的粉末就堆积在模型的周围和空腔里,起着支撑的作用;整个模型完成后,型腔内所填充的、未粘固的松散粉末   去除。由于陶瓷粉末颗粒尺寸在75~150μm之间,所以采用DSPC工艺造型的表面质量较高,但这种硅酸盐水溶液分层粘接起来的陶瓷铸型强度较低,   经过焙烧之后才能用于浇注金属,如果是大型铸件的铸型就需要价格高昂、体积庞大的加热设备,所以DSPC工艺不适合大中型铸件的生产。
(6)无模型铸型快速制造工艺无模铸型快速制造工艺(PCM-PatternlessCastingModeling)是将RP(快速原型制造)理论引进到树脂砂造型工艺中,采用轮廓扫描喷射固化工艺,实现了无模型铸型的快速制造。首先从零件CAD模型得到铸型CAD模型,由铸型CAD数据得到分层截面轮廓数据,再以层面信息产生控制信息。在计算机的控制下,分别喷射树脂和固化剂的两个喷头在每一层铺好压实的型砂上分别   地喷射粘接剂和催化剂。粘结剂与催化剂发生胶联反应,粘接剂和催化剂共同作用的地方型砂被固化在一起,其他地方型砂仍为颗粒态干砂。固化完一层后再粘接下一层,所有的层粘接完之后就可以得到一个三维实体,原砂在粘接剂没有喷射的地方仍是干砂,比较容易   。清理出中间未固化的干砂就可以得到一个有   壁厚的铸型,在砂型的内表面涂敷或浸渍涂料之后就可用于浇铸金属。
该工艺实现了CAD模型直接驱动下的铸型一体化制造,型芯同时成形,可方便地制造含自由曲面的铸型和组合零件等,突破了传统工艺的许多约束,具有较高的柔性,尤其适合于制造单件小批量的大中型铸件。
与PCM(无模铸型制造技术)工艺相似,DSPC工艺是直接利用CAD数据自动制造出熔模铸造用的陶瓷型壳,将生产周期缩至   短。据报道,Soligen企业的DSPC设备主要用来生产喷气发动机零件和矫形植入件用型壳。但受机器尺寸限制,其有效工作空间为406mm*406mm*406mm,尚不能生产较大尺寸的熔模铸件。
此外,利用快速成型技术直接制造金属零件的各种技术已处于开发中。

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