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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



其原理是:激光束在计算机的控制下,对粉末进行扫描,扫描部分粉末熔化粘结而成的实体。SLS技术的最大特点是成形材料广泛,塑料、陶瓷、金属、蜡粉、腹膜砂及它们的复合材料都可作为SLS的成形材料,制备相应的功能件、金属件、蜡模及砂型(芯),所以适用性强。SLS制作蜡模进行熔模铸造是目前在国内运用最为广泛的方法,不仅成本相对较低,而且精度高,表面质量好,无需支撑,可制作形状极其复杂的蜡模生产复杂铸件。

4、熔丝沉积(FDM)

熔丝沉积将材料液化后经过喷嘴逐层沉积成制件,成形材料包括塑料丝、蜡丝等,因此制备塑料原型件和蜡模。该工艺中没有价格昂贵的激光器,所以设备价格低,且由于材料被完全熔化,制件强度高。但成形速度慢,制件精度差,表面质量差,且喷丝头的喷嘴易产生流延和堵塞。

5、三维打印(3DP)

三维打印工作原理类似于喷墨打印机。该技术的材料包括陶瓷、金属/有机复合材料等。该技术成本较低,成形速度快,精度高,但制件表面粗糙,强度不高,且打印喷头容易堵塞。在铸造中适合于原型的验证制作蜡模或制造石膏型。

快速制造与铸造方法的选择

1、熔模铸造

SLS快速成形所得到的蜡模可直接用于熔模铸造得到金属件。这种快速成形工艺无需制造压型,大大缩短了毛坯的生产周期,并可实现小批量生产。

SLS制作蜡模不仅速度快,价格相对便宜,表面质量高,而且所用蜡料性质与一般铸造中的高温蜡料或中蜡料相似,只要对熔模铸造中现行的焙烧工艺稍微改变就可实现SLS蜡料的焙烧脱出。SLS蜡模在熔模铸造中的运用十分广泛,既可铸造小型精密铸件,也可制作大型复杂铸件,特别是可以与常规低熔点蜡模组焊成复合蜡模,即用普通蜡料压型制作铸件的简单部分,而用SLS制作复杂部分,大幅提高生产效率,降低蜡模制作成本。

用SLA法制作的树脂件也可用于熔模铸造,SLA树脂件强度高,表面质量好,所以可用于铸造非常精细的小型铸件。但由于焙烧工艺复杂,并要求采用易烧失的SLA专用树脂,原型件的制造成本也高,所以目前在国内运用还不如SLS法广泛。FDM也可挤出蜡料,只是FDM的成形速度慢,表质质量不高,所以这方面的应用也不多。

熔模精密铸造是实现铸件批量生产的有效方法之一。在传统的熔模铸造过程中,最困难的环节是快速制造制作熔模压型,对于形状复杂的大型件更为突出,通常是根据铸件的形状及尺寸进行设计,经金属切削加工制成,周期长并且成本高。采用快速成形技术制造母模,通过快速软模或快速过渡模等得到熔模铸造的压型。然后用此压型注射蜡模,再用此蜡模经传统的失蜡铸造工艺制作金属铸件,不仅工艺简单而且成本低。其制作工艺可以分为:(1) 用快速成形制作母模再翻制成硅橡胶软模、金属冷喷模、石膏型、陶瓷型和经过中间转换的合金模、电铸模、环氧树脂模等阴模当压型,压制蜡模;(2) 用快速成形直接制造压型,如华中科技大学开发的高分子/金属复合材料,用选择性激光烧结成形,制件经表面处理后可以直接作为熔模压型,从而大大简化了小批量生产铸件的步骤。
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