基于快速成型技术的精密铸造石膏型熔模研究

论文摘要

快速成形技术(Rapid Prototyping,简称RP技术)是一种基于离散堆积成形思想的新型成形技术。石膏型铸造是一种特种铸造工艺,其定义为将金属熔液浇注到以石膏为基料制成的铸型内,金属冷却后,经清理即可获得金属零件或模具。石膏型精密铸造与RP技术相结合,可以用来铸造精密、复杂、薄壁有色金属件,铸出的金属件具有表面粗糙度低、尺寸精度高、变形小等特点。近年来,我国在石膏型熔模精密铸造技术上进行了许多研究和探讨,但高温合金的石膏型铸造却应用甚少。本文分析了石膏造型材料的特性,深入研究了石膏、石英粉在焙烧过程中的晶型转变过程和特点;并对基于快速成形技术的石膏型熔模精密铸造工艺进行了深入研究,设计了制造工艺,完成了基于快速成形技术的铝合金石膏型熔模精密铸造零件的制造。本文的主要成果有:①确定了一组石膏型熔模精密铸造工艺的造型材料配方,并证明了这组配方在实际应用中的优异性能,并以此申请了《铸造有色金属用铸型材料及制型工艺》的发明专利。②根据石膏型真空灌浆、浇注需要,设计、制造了能用于实际生产的真空灌浆和浇注设备;确定了造型材料的相关真空工艺参数,并制定出真空灌浆和浇注设备的操作规范。③设计了石膏铸型的造型以及铸造工艺;确定了石膏铸型的焙烧工艺参数。④探索和实践了铝合金石膏型熔模精密铸造工艺过程;完成了某型号飞机壳体零件、SANY摩托车曲轴箱体等结构复杂零件的制造。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 现状分析
• 1.1.1 快速成形技术
• 1.1.2 石膏型精密铸造技术
• 1.1.3 基于快速成形技术的石膏型精密铸造工艺
• 1.1.4 基于SLS 工艺的直接RP 铸型制造
• 1.1.5 国内外研究现状
• 1.2 论文研究目的及意义
• 1.3 论文主要研究内容
• 2 石膏型造型材料的特性分析
• 2.1 引言
• 2.2 石膏型造型材料的性能要求
• 2.2.1 流动性要求
• 2.2.2 凝结时间要求
• 2.2.3 强度要求
• 2.2.4 线膨胀率要求
• 2.2.5 抗热裂性要求
• 2.3 半水石膏的特性分析
• 2.3.1 半水石膏的化学组成
• 2.3.2 半水石膏的性能
• 2.3.3 半水石膏的水化反应理论
• 2.3.4 α型与β型半水石膏的对比分析
• 2.3.5 半水石膏的确定
• 2.4 填料的特性分析
• 2.4.1 填料的种类
• 2.4.2 填料对造型材料的影响机理
• 2.4.3 填料的选择
• 2.5 添加剂及水溶液的特性分析
• 2.5.1 增强剂
• 2.5.2 调凝剂
• 2.5.3 水溶液
• 2.6 小结
• 3 石膏型造型材料的配方研究
• 3.1 造型工艺性实验
• 3.1.1 水固比的影响机理
• 3.1.2 实验内容
• 3.1.3 实验结果
• 3.2 造型材料性能测试
• 3.2.1 测试内容
• 3.2.2 实验结果与分析
• 3.3 性能对比试验
• 3.3.1 线胀率对比分析
• 3.3.2 力学性能对比分析
• 3.3.3 抗热裂性能对比分析
• 3.3.4 微观组织对比分析
• 3.4 小结
• 4 真空灌浆及浇注装置的制作与工艺的设计
• 4.1 引言
• 4.2 真空搅拌灌浆设备的设计、制造及参数选择
• 4.2.1 真空搅拌灌浆设备设计及制造
• 4.2.2 真空搅拌参数的选择
• 4.2.3 真空灌浆工艺设计
• 4.3 石膏型烘干及焙烧工艺设计
• 4.3.1 石膏型干燥焙烧理论
• 4.3.2 石膏型干燥工艺设计
• 4.3.3 石膏型焙烧工艺设计
• 4.4 真空浇注设备的设计及参数选择
• 4.4.1 真空浇注设备设计
• 4.4.2 真空浇注参数的选择
• 4.5 小结
• 5 零件的试制和后处理
• 5.1 铸型的制作及零件的浇注
• 5.2 零件的冷却与清理
• 5.3 零件的后处理
• 5.4 小结
• 6 结论
• 致谢
• 参考文献
• 附录