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      利用快速成型技術實現快速精密鑄造的具體方法

      發布時間:2017-11-17

      目前用成型技術實現鑄造的具體方法有以下幾種。
        (1)基于SLA原型制造零件用SLA原型模代替熔模鑄造中的蠟模,在SLA模上直接涂掛耐火漿料(多層),待耐火漿料固化后,再焙燒除去SLA模,耐火材料殼層作為鑄造型殼,澆注液態金屬從而金屬件(其工藝與熔模鑄造工藝相同)。此方法適合于中等復雜程度的中小型鑄件。
        (2)基于LOM原型制造零件將LOM原型制成所需零件的凹模,經硅橡膠模過渡轉換制得石膏型或陶瓷型,再由石膏型或陶瓷型澆注金屬零件。當零件具有的撥模斜度或LOM原型模表面經過處理后,可將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。此方法適于簡單或中等復雜程度的金屬模具、中大型金屬件。當LOM原型模的材料為金屬箔時,可用LOM原型生產實型鑄造用聚苯乙烯泡沫塑料(EPS)氣化模。此法可直接制造聚苯乙烯泡沫塑料(EPS)模具,批量生產EPS氣化模和金屬鑄件。
        (3)基于SLS原型生產金屬零件采用陶瓷粉末或包覆粘接劑的陶瓷粉末或覆膜砂作為成形材料,按照鑄型CAD模型(包括澆注系統等工藝信息)的輪廓信息   控制激光束對造型材料粉末層進行掃描,直接燒結成鑄造用殼型,或使包覆在陶瓷粉末或覆膜砂表面的粘結劑熔化粘結,逐步堆積可鑄型的型殼,清理出型腔內未燒結的松散粉末,就可用于澆注金屬零件。鑄型和砂芯可分別制造,再裝配成完整鑄型,也可一體化制造,減少下芯裝配帶來的誤差。此方法適于中小型復雜鑄件。當SLS粉未材料為石臘、塑料等時,制出的SLS原型用于制造金屬零件的方法與基于SLA原型生產零件的方法相同。
        (4)基于FDM原型生產金屬零件采用石蠟和塑料等低熔點材料的FDM原型,以FDM原型代替熔模鑄造中的蠟模。用此蠟模制造金屬零件的方法與用SLA原型生產金屬零件的方法相同。此方法適用于中等復雜程度的中小型鑄件。
        (5)基于3DP工藝的殼型直接制造工藝美國麻省理工學院根據3DP原理了直接殼型鑄造技術(DSPC-DirectShellProductionCasting)。這一技術隨后授權于Soligenlnc公司用于金屬鑄造生產。DSPC工藝   先利用CAD軟件定義所需的型腔,通過加入鑄造圓角、補貼等鑄造工藝信息,對模型進行檢驗和修飾,然后根據鑄造工藝所需的型腔個數生成多型腔的鑄型,等待澆鑄。其工藝過程如下:   先在成型機工作臺上覆蓋一層陶瓷粉末(氧化鋁粉),然后將微細的硅溶膠沿著工件的外輪廓噴射在這層粉末上;硅溶膠將氧化鋁粉末固化在當前層上,并為下一層的氧化鋁粉末提供粘著層;每一層固化完成后,工作臺就下降一個層的高度,使下一層的氧化鋁粉末繼續復覆和粘固;未粘固在模型上的粉末就堆積在模型的周圍和空腔里,起著支撐的作用;整個模型完成后,型腔內所填充的、未粘固的松散粉末   去除。由于陶瓷粉末顆粒尺寸在75~150μm之間,所以采用DSPC工藝造型的表面質量較高,但這種硅酸鹽水溶液分層粘接起來的陶瓷鑄型強度較低,   經過焙燒之后才能用于澆注金屬,如果是大型鑄件的鑄型就需要價格高昂、體積龐大的加熱設備,所以DSPC工藝不適合大中型鑄件的生產。
        (6)無模型鑄型制造工藝無模鑄型制造工藝(PCM-PatternlessCastingModeling)是將RP(原型制造)理論引進到樹脂砂造型工藝中,采用輪廓掃描噴射固化工藝,實現了無模型鑄型的制造。   先從零件CAD模型鑄型CAD模型,由鑄型CAD數據分層截面輪廓數據,再以層面信息產生控制信息。在計算機的控制下,分別噴射樹脂和固化劑的兩個噴頭在每一層鋪好壓實的型砂上分別   地噴射粘接劑和催化劑。粘結劑與催化劑發生膠聯反應,粘接劑和催化劑共同作用的地方型砂被固化在一起,其他地方型砂仍為顆粒態干砂。固化完一層后再粘接下一層,所有的層粘接完之后就可以一個三維實體,原砂在粘接劑沒有噴射的地方仍是干砂,比較容易。清理出中間未固化的干砂就可以一個有壁厚的鑄型,在砂型的內表面涂敷或浸漬涂料之后就可用于澆鑄金屬。
        該工藝實現了CAD模型直接驅動下的鑄型一體化制造,型芯同時成形,可方便地制造含自由曲面的鑄型和組合零件等,突破了傳統工藝的許多約束,具有較高的柔性,尤其適合于制造單件小批量的大中型鑄件。
        與PCM(無模鑄型制造技術)工藝相似,DSPC工藝是直接利用CAD數據自動制造出熔模鑄造用的陶瓷型殼,將生產周期縮至   短。據報道,Soligen公司的DSPC設備主要用來生產噴氣發動機零件和矯形植入件用型殼。但受機器尺寸限制,其工作空間為406mm*406mm*406mm,尚不能生產較大尺寸的熔模鑄件。
        此外,利用成型技術直接制造金屬零件的各種技術已處于中。 

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