基于快速原型的金属粉浆无压浇注成型与烧结实验研究

论文摘要

目前,基于快速原型（RP）制造的快速模具工艺的种类很多,其中按照制模材料的不同,可分为简易软模和钢质硬模。由于钢质模具的快速性,可以使得设计人员想象中的概念模型快速地转换成为试验产品,而试验产品一旦成功,人们又可以利用钢质模具的刚度与硬度较大批量地投入生产,使产品快速占领市场,为企业赢得先机。因而对于钢质硬模的快速制作工艺的研究与开发,更是国内外快速原型应用领域研究的热中之热。 本文在综合分析国内外各种基于快速原型的快速模具工艺技术的基础上,提出的基于快速原型的金属钢质硬模快速制造工艺流程,是快速原型技术与粉末冶金技术相结合的一种工艺方法,为快速制作钢质模具提供了一种新的工艺思路。本文主要对该工艺中的关键技术环节—金属粉浆无压浇注成型与烧结进行了实验研究。 金属粉浆是将一种特殊的液态有机粘结剂与金属粉末按照一定比例混合均匀形成的一种液态浆体材料,其中粘结剂应选用流动性较好的液态环氧树脂。本文分别选用进口的型号为DPI-400的热固性树脂、国产的不饱和类196#聚酯树脂、以及在其基础上加有环氧的199#聚酯树脂为粘结剂,通过实验对比分析,认为其中国产不饱和类的199#环氧聚酯树脂是比较适合本实验的粘结剂材料。 而对于其中金属粉末的使用,本文建立了两种粒径不同的双形态混合铁粉颗粒密排的数学模型,并据此模型推导出了它们密排的质量配比公式。在实验中,将两种粒径不同的双形态混合铁粉在高扭矩混料机上充分混合,使他们达到密排的效果,然后分别使用双形态混合铁粉和单一形态的铁粉做出形状相同的四组试样进行了对比分析,分析表明:采用由粒径不同的两种铁粉组成的双形态混合铁粉,一方面由于微观上铁粉颗粒密排严密,可以使得浇注成型的试样更加密实,从而了减少粘结剂的体积含量,有利于粘结剂的脱除;另一方面粒径较小的铁粉颗粒可以填补粒径较大的铁粉颗粒之间的大孔隙,避免粘结剂积聚成团,使粘结剂在铁粉颗粒之间分布较为均匀,而且大小颗粒之间可以建

论文目录

• 目录
• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 基于快速原型的金属钢质硬模快速制造工艺的研究现状
• 1.3 本课题研究的意义
• 1.4 本课题研究的主要内容
• 第二章 基于快速原型金属钢质硬模快速制造工艺的技术基础及工艺流程
• 2.1 引言
• 2.2 快速原型技术
• 2.2.1 快速原型技术的基本原理
• 2.2.2 快速原型技术的基本工艺流程
• 2.3 快速模具技术
• 2.4 基于快速原型的金属钢质硬模快速制造的工艺流程
• 2.5 本章小结
• 第三章 金属粉浆无压浇注成型工艺的实验研究
• 3.1 引言
• 3.2 硅橡胶软模的制作
• 3.3 金属粉浆材料的制备
• 3.3.1 有机树脂粘结剂的选用
• 3.3.2 双形态混合铁粉的配备
• 3.4 金属粉浆无压浇注成型工艺的实验研究
• 3.4.1 使用 DPI-400为粘结剂的金属粉浆无压浇注实验
• 3.4.2 金属粉浆无压浇注成型实验的结果及分析
• 3.4.3 使用国产聚醋树脂为粘结剂的金属粉浆真空无压浇注
• 3.5 本章小结
• 第四章 金属粉浆无压浇注成型试样烧结的实验研究
• 4.1 引言
• 4.2 金属粉浆无压浇注成型试样烧结的实验研究
• 4.2.1 烧结工艺流程及规范
• 4.2.2 烧结过程需要注意的事项
• 4.3 烧结后骨架状试样的对比分析
• 4.3.1 粘结剂的选用原则
• 4.3.2 试样壁厚限制的分析
• 4.3.3 双形态混合铁粉的使用分析
• 4.3.4 烧结后骨架状试样光学 OM微观图象分析
• 4.4 本章小结
• 第五章 应用实例
• 5.1 引言
• 5.2 原型件硅橡胶模具的制作
• 5.3 金属粉浆无压浇注坯的制作
• 5.4 金属粉浆无压浇注坯的烧结与结果分析
• 5.4.1 烧结工艺流程及规范
• 5.4.2 注型坯烧结后分析
• 5.5 本章小结
• 第六章 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间完成的论文
• 学位论文评阅及答辩情况表