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激光快速成型技术特点及木模铸造
激光快速成型模具制造分为直接法和间接法:直接法是将快速成形件进行后处理(如喷涂转移涂料、渗蜡等),制作木模、蜡模或消失模,获得铸件或铸型:间接法是用快速成形件做母模或过渡模具(如硅橡胶模、石膏模等),再通过精密铸造等传统模具制造方法得到铸件或铸型。以下将对各种主要快速成形技术的特点和在铸造模制造过程中的实际应用与发展方向做详细介绍。
激光快速成型技术特点:
激光快速成型技术的出现改变了传统的模具加工方式,其制造快捷、尺寸精确、性能稳定及市场响应速度快等特点开辟了模具制造的新途径。更主要的是,其成形方式与零件复杂性没有关系,尤其适用于复杂零件的快速制造,在模具制造方面取得了巨大进展。铸造作为一项传统的工艺,制造成本低、工艺灵活,且不受铸件形状、大小的限制。是复杂金属零件的主要成型方法之一。二者的结合可以充分发挥各自的特点和优势,为复杂零件的单件或小批量快速铸造创造条件。
目前应用较多的激光快速成型方法有:立体平板印刷(SLA),通过紫外波长激光束对液态光敏树脂进行逐层扫描使其发生聚合反应,固化后逐层堆积成三维实体;分层实体制造(LOM),采用激光束照射薄层材料(如纸片等),使其单面涂敷的热敏感材料达到一定温度后粘在一起生成实体:选择性激光烧结(SLS),采用激光逐层有选择性地烧结固体粉末,叠加生成原型;熔化沉积成形(FDM),由计算机控制加热喷头将丝状热塑性材料加热至熔融状,有选择性的涂覆在工作台上。逐层固化后生成三维实体。
激光快速成型木模铸造:
在砂型铸造生产中,采用传统的手工制作或常规的机械加工制作木模,制造周期长,精度低,对于一些复杂铸件,木模制造困难,模工需经过多年培养。虽然一些大型铸造厂引进了数控机床,但设备价格昂贵,模具加工周期较长。近年来,用SLA制作的树脂模己成功代替木模用于砂型铸造;用LOM制造的纸制模也可取代传统木模用于铸造生产。
利用SLA制作树脂原型代替木模,缩短了模具制造时间,成形精度高,强度和尺寸稳定性也优于木模,特别适用于难加工、需要拼镶的组合模具的直接成形。宗学文等解决了复杂壳体中SLA模型代替木模的问题,通过分析数据处理过程对造型工艺的影响,对模型制作进行了优化,结合新型变速器壳体实现了新品开发的快速铸造。范兴国针对砂型铸造中大型复杂薄壁铸件的铸造工艺特点,介绍了用树脂模代替木模的方法,主要介绍了树脂模具的制造、树脂自硬砂砂芯应用等关键技术问题。
激光快速成型
采用LOM获得的纸质原型是由背面涂有热熔性粘合剂的特殊纸叠加而成,经过适当的表面防潮处理(如喷涂清漆、环氧基涂料等)后,表面平整光滑,硬度高,具有良好的尺寸稳定性,制模速度快,成本低,其相关性能达到传统木模要求,可完成复杂模具的整体制造。纸制模可以进行机械加工和涂腻子修饰加工,能重复制作50~100件砂型,适用于形状复杂的大中型铸件。美国福特汽车公司利用该技术制造出了685mm长的汽车曲轴模样,先分3块制作,然后拼装成砂型铸造用模样,尺寸精度达到±0.13mm,完全满足普通砂型铸造要求,大大缩短制造周期。美国Helisys公司用LOM制造的三维纸制模抗压强度和硬度甚至高于木模,将其高的强度和造型精度应用于制造大型汽车驱动机构外壳零件铸模,外形尺寸达到760mm×600mm×280mm。
激光快速成型技术特点:
激光快速成型技术的出现改变了传统的模具加工方式,其制造快捷、尺寸精确、性能稳定及市场响应速度快等特点开辟了模具制造的新途径。更主要的是,其成形方式与零件复杂性没有关系,尤其适用于复杂零件的快速制造,在模具制造方面取得了巨大进展。铸造作为一项传统的工艺,制造成本低、工艺灵活,且不受铸件形状、大小的限制。是复杂金属零件的主要成型方法之一。二者的结合可以充分发挥各自的特点和优势,为复杂零件的单件或小批量快速铸造创造条件。
目前应用较多的激光快速成型方法有:立体平板印刷(SLA),通过紫外波长激光束对液态光敏树脂进行逐层扫描使其发生聚合反应,固化后逐层堆积成三维实体;分层实体制造(LOM),采用激光束照射薄层材料(如纸片等),使其单面涂敷的热敏感材料达到一定温度后粘在一起生成实体:选择性激光烧结(SLS),采用激光逐层有选择性地烧结固体粉末,叠加生成原型;熔化沉积成形(FDM),由计算机控制加热喷头将丝状热塑性材料加热至熔融状,有选择性的涂覆在工作台上。逐层固化后生成三维实体。
激光快速成型木模铸造:
在砂型铸造生产中,采用传统的手工制作或常规的机械加工制作木模,制造周期长,精度低,对于一些复杂铸件,木模制造困难,模工需经过多年培养。虽然一些大型铸造厂引进了数控机床,但设备价格昂贵,模具加工周期较长。近年来,用SLA制作的树脂模己成功代替木模用于砂型铸造;用LOM制造的纸制模也可取代传统木模用于铸造生产。
利用SLA制作树脂原型代替木模,缩短了模具制造时间,成形精度高,强度和尺寸稳定性也优于木模,特别适用于难加工、需要拼镶的组合模具的直接成形。宗学文等解决了复杂壳体中SLA模型代替木模的问题,通过分析数据处理过程对造型工艺的影响,对模型制作进行了优化,结合新型变速器壳体实现了新品开发的快速铸造。范兴国针对砂型铸造中大型复杂薄壁铸件的铸造工艺特点,介绍了用树脂模代替木模的方法,主要介绍了树脂模具的制造、树脂自硬砂砂芯应用等关键技术问题。
激光快速成型
采用LOM获得的纸质原型是由背面涂有热熔性粘合剂的特殊纸叠加而成,经过适当的表面防潮处理(如喷涂清漆、环氧基涂料等)后,表面平整光滑,硬度高,具有良好的尺寸稳定性,制模速度快,成本低,其相关性能达到传统木模要求,可完成复杂模具的整体制造。纸制模可以进行机械加工和涂腻子修饰加工,能重复制作50~100件砂型,适用于形状复杂的大中型铸件。美国福特汽车公司利用该技术制造出了685mm长的汽车曲轴模样,先分3块制作,然后拼装成砂型铸造用模样,尺寸精度达到±0.13mm,完全满足普通砂型铸造要求,大大缩短制造周期。美国Helisys公司用LOM制造的三维纸制模抗压强度和硬度甚至高于木模,将其高的强度和造型精度应用于制造大型汽车驱动机构外壳零件铸模,外形尺寸达到760mm×600mm×280mm。
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