快速成型和快速熔模铸造技术.pdf

精密制造与 自动化 2012年第3期 快速成型及快速熔模铸造技术 李林钢 李长河 (青岛理工大学 快速制造国家工程研究中心青岛示范中心 山东青岛 266033) 摘 要 介绍了快速成型及快速熔模铸造技术。分析了熔模铸造 (Ic)和快速成型 (RP)的主要制造方法，国外研究 结果证明，熔模铸造 (Ic)作为一种大批量生产具有高几何复杂度和高精度近净形金属零件的经济方式，已使众多 行业受益。熔模铸造的经济效益局限于大批量生产。与蜡模成型硬质模具的发展相 比，高成本和制造周期长显现 出熔模铸造在小批量生产中是不经济的。快速成型零件可以代替常规熔模铸造的蜡模或充当蜡注塑成型生产 模具，它杰出的制造能力为小批量熔模铸造提供了具有成本效益的解决方案。 关键词 熔模铸造 小批量生产 模塑 快速成型 快速模具制造 快速成型技术是伴随着20世纪8O年代 中期3D 得，快速成型及快速模具制造技术正得到制造厂的 Systems公司 (Valencia，CA)的 SLA一1发展起来 普遍欢迎 ，比如，蒙特利尔的 Shellcast铸造公 的。目前全球有28家制造商提供了总计超过56个不 司。那里的实体模型铸造 (SMC)工艺已发展到能直 同的快速成型系统，以满足最终用户 的多种需 接把快速成型模型转化成铸件 ，Cercast小组 已在设 求 。与常规制造技术所涉及从原料、铸造及模塑过 计快速成型模型中，通过确定关键的临界参数，得 程的材料去除相反，所有快速成型技术都是层相加 到了不同的快速成型模型的优势。NuclearMetals 的过程 。通过把加工固体纸片、液体或粉末原料所 公司已成功地评估了适于铸造铍铝合金的不同的快 形成的零件横截面的切片材料层堆积在一起从而制 速成型技术 。 造出零件。 采用FDM和MM II系统所生产的蜡模很容易 快速模具制造技术使基于原型创作或模具生产 被铸造厂所接受。非蜡快速成型模型已确定有两个 具体化，补充了快速成型技术在大量相似的零件所 重要优势：首先，薄壁结构将允许采用快速成型模 要求具有的复杂特征，经济地利用材料使其接近或 型铸造；其次，相对强硬的非蜡模型允许模型采用 与最终生产材料相同和使用常规的生产工艺时的不 精加工来提高表面质量，然后将其转移到铸件表面 足。对使用终端产品材料和工艺所生产的原型必须 上。为了抵消铸件在冷却过程中的收缩，快速成型 进行性能检测，这在并行工程环境中都是常见的。因 模型可以按一定比例相应地扩大 。然而，伴随着非 此，快速模具制造技术不仅适应于产品的原型设 蜡模型，许多有关陶瓷型壳开裂、模型不完全燃烧 计 ，也适应于生产工艺的制定。 和残留的灰烬等新 问题的出现，快速成型模型中的 一 些 问题 已经引起研究人员的重视，研究表 明：采 1 采用快速成型及快速模具制造技术的新研究 用特殊材料以及新的工艺方法可以解决或消除一些 1．1 直接制作熔模铸造模型 难题 。 快速成型熔模铸造模型的应用源 自于这样一个 1．1．1 陶瓷型壳的开裂 事实，任何可熔化或可燃尽而不毁坏的陶瓷型壳材 对于蜡模，常采用高压蒸汽法以消除模型和浇 料的模具都可被应用于熔模铸造。有关快速成型熔 道，余下的蜡痕在焙烧阶段将被汽化掉 。对于非蜡 模铸造模型应用的报道最早出现在 1989年，如今，几