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复杂铸件的快速制造

更新日期:2007-08-01  作者:  来源:光学精密机械网(ChinaOptic.Com.Cn)收集整理

中国是铸造的大国,但不是铸造强国,许多中小企业长期依靠生产附加值低的简单铸件,而对技术难度较高的复杂铸件望而生畏。因为对于复杂铸件,特别是对于一些形状复杂且小批量生产的薄壁铸件,铸造一直是个难题。更何况现在客户对短周期及低成本要求很高,传统的工艺很难胜任。

快速成形(RP)的出现和发展为解决上述问题提供了一条极具前景的新路,因此我们应好好运用这一先进技术为铸造业服务。快速成形技术(RP)是一种集计算机辅助设计、精密机械、数控激光技术和材料学为一体的新兴技术。它采用软件离散化和材料堆积的原理,将所设计物体的CAD模型转化为实物样件。由于RP技术采用将三维形体转化为二维平面分层制造的原理,因此能够处理任意复杂的构件,而且构件越是复杂越能体现它的优越性。

但由快速成形设备生产的制件只是原型或模型而不是铸件,运用这些原型或模型来生产铸件可以选择多种工艺路线,而如何选择最佳的工艺路线则需要相应的专业知识。华中科技大学快速成形中心于1991年开始快速成形技术的研究,是中国最早开展该项技术研究的单位之一,并取得了丰硕的成果,成功推出了多种快速成形系统,经用户使用,产生了显著的经济效益和社会效益。近年来对快速成形在各行业中的运用,特别是对复杂铸件的快速制造开展了大量的研究,积累了丰富的经验。在此我们将这些研究成果介绍给读者。

母模制造方法的选择与比较

目前,国内外研究了多种快速成形方法,比较成熟实用的主要有LOM、SLA、SLS、FDM、3DP,这些技术各有优缺点,其具体原理和特点如下:

1、立体光刻(SLA)

SLA是利用紫外激光扫描光敏树脂、光敏树脂在激光的作用下固化逐层堆集而成。用SLA原型可代替铸造中的木模和熔模精密铸造中的蜡模。SLA技术成形速度快,精度高。由于SLA所用树脂为热固性光敏树脂,加热不能熔失,只能烧失,所以熔模铸造时对焙烧工艺要求较高,原型件最好做成镂空结构。SLA原型对水较敏感,长时间在潮湿环境中易吸潮变形,所以要注意防潮。SLA的设备及运行成本较高,适合于制造薄壁精细轮廓精密铸件的模型。

2、分层实体制造(LOM)

LOM工艺是根据零件分层得到的轮廓信息用激光切割薄材,这样逐层堆集而成的三维实体。LOM主要特点是设备和材料价格较低,运行成本也低。原型经处理后强度好,精度高,不变形,在铸造中可代替复杂的木模,特别适合于中小型铸造厂单件或小批量生产。

3、选择性激光烧结(SLS)
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