快速成型技術(shù)及其在鑄造中的應(yīng)用

發(fā)布日期:2011-11-25    蘭生客服中心    瀏覽:3574

2.1 引 言 

   快速成型制造(Rapid Prototyping-RP)技術(shù)是國(guó)際上新開(kāi)發(fā)的一項(xiàng)高科技成果,簡(jiǎn)稱快速成型技術(shù)。它的核心技術(shù)是計(jì)算機(jī)技術(shù)和材料技術(shù)。快速成型技術(shù)摒棄了傳統(tǒng)的機(jī)械加工方法,根據(jù)CAD生成的零件幾何信息,控制三維數(shù)控成型系統(tǒng),通過(guò)激光束或其它方法將材料堆積而形成零件的。用這種方法成型,無(wú)需進(jìn)行費(fèi)時(shí)、耗資的模具或?qū)S霉ぞ叩脑O(shè)計(jì)和機(jī)械加工,極大地提高了生產(chǎn)效率和制造柔性。 

   在鑄造生產(chǎn)中,模板、芯盒、壓蠟型、壓鑄模等的制造往往是靠機(jī)械加工的辦法,有時(shí)還需要鉗工進(jìn)行修整,費(fèi)時(shí)耗資,而且精度不高。特別是對(duì)于一些形狀復(fù)雜的薄壁鑄件,例如飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)的葉片、船用螺旋漿,汽車(chē)、拖拉機(jī)的缸體、缸蓋等,模具的制造更是一個(gè)老大難的問(wèn)題。雖然一些大型企業(yè)的鑄造廠也進(jìn)口了一些數(shù)控機(jī)床、仿型銑等高級(jí)設(shè)備,但除了設(shè)備價(jià)格昂貴之外,模具加工的周期也很長(zhǎng),而且由于沒(méi)有很好的軟件系統(tǒng)支持,機(jī)床的編程也很困難。面對(duì)今天世界上經(jīng)濟(jì)市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng),產(chǎn)品的更新?lián)Q代日益加快,鑄造模具加工的現(xiàn)狀很難適應(yīng)當(dāng)前的形勢(shì)。而快速成型制造技術(shù)的出現(xiàn)為解決這個(gè)問(wèn)題提供了一條頗具前景的新路。 

2.2 快速成型方法 

目前世界上已投入應(yīng)用的快速成型裝置所采用的主要方法有以下6種: 
(1)SL(Stereo Lithography)法--立體平版印刷法; 
(2)SLS(Selective Laser Sintering)--激光分層燒結(jié)法; 
(3)LOM(Laminated Object Manufactu-ring)--逐層輪廊成型法; 
(4)SGC(Sold Ground Curing)--光掩膜法; 
(5)FDM(Fused Deoposite Manufacturing)--熔化堆積法; 
(6)DSPC (Direct Shell Production Casting)--陶瓷殼法。 

   以上各種方法的具體工藝各有特點(diǎn),但工藝的基本過(guò)程是相同的。此外,還有一些方法尚處于研究之中。在這6種方法中,SL法最成熟,也是市場(chǎng)的最大占有者。 

激光成型技術(shù)在鑄造中的應(yīng)用 

目前,國(guó)際上激光成型技術(shù)在鑄造中的應(yīng)用主要有以下3個(gè)方面。 

1.直接澆注鑄件 
   這種方法適用于形狀復(fù)雜的單件生產(chǎn),例如航空航天工業(yè)中的特鑄件,或者是在新產(chǎn)品試制時(shí)先做一兩個(gè)鑄件供進(jìn)一步試驗(yàn)用。具體操作是將樹(shù)脂模樣或者用熔模鑄造方法制殼澆注鑄件,或者用消失模鑄造方法直接澆注鑄件。在用SLS法成型時(shí),當(dāng)以石蠟粉末為原料,直接制出石蠟原型來(lái),可以方便在澆出鑄件。 

2.用原型翻制母模后再澆注鑄件 
   對(duì)鑄件數(shù)量需要較多時(shí)可以應(yīng)用這種方法。它是先用硅橡膠方法、石膏型方法或自硬砂型方法等翻制母模,然后制蠟?zāi);蛑苯訚沧⒊设T件。SLS法所使用的原料為石蠟、尼龍或聚碳酸酯等。用聚碳酸酯材料燒結(jié)制成的模樣,在許多性能上優(yōu)于石蠟,可以做許多復(fù)雜的高精度件。 

   美國(guó)克萊斯勒公司和通用機(jī)器公司應(yīng)用SLS法減少新型汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)零件的開(kāi)發(fā)費(fèi)用。克萊斯勒公司用SLS法制成蠟?zāi),生產(chǎn)形狀很復(fù)雜的汽車(chē)進(jìn)排氣管,通用機(jī)器公司也用這種方法來(lái)制造航天器上的復(fù)雜零件。美國(guó)的Rorketdyhe公司甚至用蠟和尼龍來(lái)做復(fù)雜的六缸氣缸體模樣,然后用熔模鑄造的方法生產(chǎn)鑄件。 

3.利用原型模樣制造模具 
這個(gè)方面的應(yīng)用最廣泛,可用于鑄件的大量生產(chǎn)。 
   1)最直接的模具應(yīng)用是在砂型鑄造用的模板和芯盒上。選用適當(dāng)?shù)臉?shù)脂材料制得原型模樣,再進(jìn)行表面噴鍍,或者是用LOM法燒結(jié)陶瓷原型,然后將模樣直接安裝在模板、芯盒上使用。這樣可以減少模具的制造周期,成本比用數(shù)控機(jī)床加工還有所降低。 

   美國(guó)福特汽車(chē)公司用LOM 法制造長(zhǎng)685mm的汽車(chē)曲軸模樣,先分3塊做,然后再拼裝成砂型鑄造用的模板,尺寸精度達(dá)到±0.13mm。 
   2)把一些低熔點(diǎn)合金噴涂在原型表面,可以用作壓蠟?zāi)>,也可用環(huán)氧樹(shù)脂配合原型模樣做成芯盒或壓蠟?zāi)>摺?nbsp;
   3)可以直接通過(guò)三維CAD系設(shè)設(shè)計(jì)出模具圖形,然后用激光快速成型技術(shù)制得模具原型,再用上述各種方法直接鑄造出金屬模具。

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