復雜鑄件的快速制造
中國是鑄造的大國招狸，但不是鑄造強國敬拓，許多中小企業(yè)長期依靠生產附加值低的簡單鑄件，而對技術難度較高的復雜鑄件望而生畏裙戏。因為對于復雜鑄件恩尾，特別是對于一些形狀復雜且小批量生產的薄壁鑄件，鑄造一直是個難題挽懦。更何況現(xiàn)在客戶對短周期及低成本要求很高，傳統(tǒng)的工藝很難勝任舷到。
快速成形（RP）的出現(xiàn)和發(fā)展為解決上述問題提供了一條極具前景的新路这旋，因此我們應好好運用這一先進技術為鑄造業(yè)服務〖凶洌快速成形技術（RP）是一種集計算機輔助設計忌舔、精密機械、數(shù)控激光技術和材料學為一體的新興技術秆刑。它采用軟件離散化和材料堆積的原理同肆，將所設計物體的CAD模型轉化為實物樣件。由于RP技術采用將三維形體轉化為二維平面分層制造的原理唧谊，因此能夠處理任意復雜的構件末尤，而且構件越是復雜越能體現(xiàn)它的優(yōu)越性。
但由快速成形設備生產的制件只是原型或模型而不是鑄件，運用這些原型或模型來生產鑄件可以選擇多種工藝路線非阿，而如何選擇最佳的工藝路線則需要相應的專業(yè)知識种诫。華中科技大學快速成形中心于1991年開始快速成形技術的研究，是中國最早開展該項技術研究的單位之一湾关，并取得了豐碩的成果烫饼，成功推出了多種快速成形系統(tǒng)，經用戶使用试读，產生了顯著的經濟效益和社會效益杠纵。近年來對快速成形在各行業(yè)中的運用，特別是對復雜鑄件的快速制造開展了大量的研究钩骇，積累了豐富的經驗比藻。在此我們將這些研究成果介紹給讀者。
母模制造方法的選擇與比較
目前伊履，國內外研究了多種快速成形方法韩容，比較成熟實用的主要有LOM、SLA唐瀑、SLS群凶、FDM、3DP哄辣，這些技術各有優(yōu)缺點请梢，其具體原理和特點如下：
1、立體光刻（SLA）
SLA是利用紫外激光掃描光敏樹脂力穗、光敏樹脂在激光的作用下固化逐層堆集而成笋棵。用SLA原型可代替鑄造中的木模和熔模精密鑄造中的蠟模。SLA技術成形速度快褪鸳，精度高蛾岳。由于SLA所用樹脂為熱固性光敏樹脂，加熱不能熔失揣响，只能燒失簿睦，所以熔模鑄造時對焙燒工藝要求較高，原型件最好做成鏤空結構儿猪。SLA原型對水較敏感派暴，長時間在潮濕環(huán)境中易吸潮變形，所以要注意防潮相梳。SLA的設備及運行成本較高咏逛，適合于制造薄壁精細輪廓精密鑄件的模型。
2奢惋、分層實體制造（LOM）
LOM工藝是根據(jù)零件分層得到的輪廓信息用激光切割薄材预隆，這樣逐層堆集而成的三維實體乔蜀。LOM主要特點是設備和材料價格較低，運行成本也低呈驶。原型經處理后強度好拷泽，精度高，不變形袖瞻，在鑄造中可代替復雜的木模司致，特別適合于中小型鑄造廠單件或小批量生產。
3聋迎、選擇性激光燒結（SLS）
其原理是：激光束在計算機的控制下脂矫，對粉末進行掃描，掃描部分粉末熔化粘結而成的實體霉晕。SLS技術的最大特點是成形材料廣泛庭再，塑料、陶瓷牺堰、金屬拄轻、蠟粉、腹膜砂及它們的復合材料都可作為SLS的成形材料伟葫，制備相應的功能件恨搓、金屬件、蠟模及砂型（芯）酒旷，所以適用性強雳犹。SLS制作蠟模進行熔模鑄造是目前在國內運用最為廣泛的方法，不僅成本相對較低渡表，而且精度高娶讽，表面質量好，無需支撐赐罪，可制作形狀極其復雜的蠟模生產復雜鑄件涉等。
4、熔絲沉積（FDM）
熔絲沉積將材料液化后經過噴嘴逐層沉積成制件详础，成形材料包括塑料絲粤未、蠟絲等，因此制備塑料原型件和蠟模田漓。該工藝中沒有價格昂貴的激光器，所以設備價格低付找，且由于材料被完全熔化歧胃，制件強度高。但成形速度慢艰争，制件精度差坏瞄，表面質量差，且噴絲頭的噴嘴易產生流延和堵塞。
5鸠匀、三維打咏缎薄（3DP）
三維打印工作原理類似于噴墨打印機。該技術的材料包括陶瓷缀棍、金屬/有機復合材料等宅此。該技術成本較低，成形速度快爬范，精度高父腕，但制件表面粗糙，強度不高青瀑，且打印噴頭容易堵塞璧亮。在鑄造中適合于原型的驗證制作蠟模或制造石膏型斥难。
快速制造與鑄造方法的選擇
1枝嘶、熔模鑄造
SLS快速成形所得到的蠟模可直接用于熔模鑄造得到金屬件蟹梗。這種快速成形工藝無需制造壓型膜暴，大大縮短了毛坯的生產周期，并可實現(xiàn)小批量生產碴纺。
SLS制作蠟模不僅速度快本博，價格相對便宜，表面質量高仇习，而且所用蠟料性質與一般鑄造中的高溫蠟料或中蠟料相似何大，只要對熔模鑄造中現(xiàn)行的焙燒工藝稍微改變就可實現(xiàn)SLS蠟料的焙燒脫出。SLS蠟模在熔模鑄造中的運用十分廣泛梆载，既可鑄造小型精密鑄件摇蝗，也可制作大型復雜鑄件，特別是可以與常規(guī)低熔點蠟模組焊成復合蠟模撵刷，即用普通蠟料壓型制作鑄件的簡單部分裆蛆，而用SLS制作復雜部分，大幅提高生產效率褐袒，降低蠟模制作成本啼术。
用SLA法制作的樹脂件也可用于熔模鑄造，SLA樹脂件強度高载碌，表面質量好猜嘱，所以可用于鑄造非常精細的小型鑄件。但由于焙燒工藝復雜嫁艇，并要求采用易燒失的SLA專用樹脂朗伶，原型件的制造成本也高弦撩，所以目前在國內運用還不如SLS法廣泛。FDM也可擠出蠟料论皆，只是FDM的成形速度慢益楼，表質質量不高，所以這方面的應用也不多点晴。
熔模精密鑄造是實現(xiàn)鑄件批量生產的有效方法之一感凤。在傳統(tǒng)的熔模鑄造過程中，最困難的環(huán)節(jié)是快速制造制作熔模壓型觉鼻，對于形狀復雜的大型件更為突出俊扭，通常是根據(jù)鑄件的形狀及尺寸進行設計，經金屬切削加工制成坠陈，周期長并且成本高贝泞。采用快速成形技術制造母模，通過快速軟恼捍恚或快速過渡模等得到熔模鑄造的壓型牡罚。然后用此壓型注射蠟模，再用此蠟模經傳統(tǒng)的失蠟鑄造工藝制作金屬鑄件冬溯，不僅工藝簡單而且成本低缰伶。其制作工藝可以分為：(1) 用快速成形制作母模再翻制成硅橡膠軟模、金屬冷噴模录教、石膏型壮煎、陶瓷型和經過中間轉換的合金模、電鑄模字瘫、環(huán)氧樹脂模等陰模當壓型触迄，壓制蠟模；(2) 用快速成形直接制造壓型借街，如華中科技大學開發(fā)的高分子/金屬復合材料惦参，用選擇性激光燒結成形，制件經表面處理后可以直接作為熔模壓型听想，從而大大簡化了小批量生產鑄件的步驟腥刹。
2、石膏型及陶瓷型精密鑄造
石膏型及陶瓷型鑄造具有高精度及低表面粗糙度值的優(yōu)點汉买。利用快速成形獲得鑄造陶瓷型或石膏型有多種途徑：(1) 利用LOM衔峰、SLA、SLS蛙粘、3DP制作的原型當母模朽色，直接翻制成陶瓷型或石膏型，對于形狀復雜不易拔模的制件可以先轉制成硅橡膠型组题。這種方法的特點是成本低葫男，且可實現(xiàn)小批量生產，但這種方法不適用形狀復雜崔列、不能拔模的制件梢褐；(2) 類似于熔模鑄造的方法，用SLS赵讯、SLA盈咳、3DP或FDM制作蠟模，再熔失或燒失边翼。
3淳某、砂型鑄造
傳統(tǒng)的砂型鑄造一般要先制木模，而木模制造靠人工的方法往往在技術徽七、生產周期馍上、精度及材質方面難于完全滿足要求。用快速成形得到的LOM模型可以代替木模直接用于鑄造生產蛹柔。由于經過了特殊的處理哑暮，紙質模堅如硬木，表面光滑有利于砂型鑄造电尖。它在200℃以下工作奕碑，可以翻制50~200件砂型。其優(yōu)點是成本低勺帜，制造速度快脆号，無需高水平木模工和相應的木工機械就能在很短時間內制作高精度模樣，對于形狀復雜的大晤哩、中型鑄件寝话，其優(yōu)點尤為突出。如發(fā)動機機體缝驳、缸蓋连锯、進（排）氣管和底盤變速器離合器殼體等都可以用這種方法制造。紙質挠糜或樹脂模取代木模使得金屬模胚的制造周期和成本大大降低运怖，而且精度的提高可以減少機械加工余量和加工費用。
用SLS燒結覆膜砂可直接成形砂型（芯）用于鑄造夏伊，這種方法經濟快速摇展，尤其對于內腔流道特別復雜的鑄件有其它方法無法比擬的優(yōu)勢。
復雜鑄件鑄造方法的選擇與生產實例
1溺忧、復雜液壓閥體的快速鑄造
圖1所示為國外客戶訂貨的材質為HT200的液壓閥鑄件的三維圖咏连。該件外形上的凸凹形面較多，并有許多與內流道相通的小圓孔及異形孔鲁森。特別是該件的內腔流道形狀更為復雜（其形狀可見圖2中形成流道的型芯）祟滴，共有四條流道：最窄流道截面直徑僅φ5mm×流道長64mm（長徑比約13）振惰，且也成彎扭狀，其兩端分別與右側面及低平面相通垄懂。該閥體的內腔流道形狀彎扭變化很大骑晶，不僅沿水平方向彎扭、而且還沿空間任意方向彎扭秋衡，同一流道出現(xiàn)多個不等直徑或不等截面形狀梁促，有的流道過分細長，各流道出口中心線不在外部形狀上的同一平面上等問題挑卫，這些均會給該閥體鑄件的制造工藝帶來很大的困難猛屋，傳統(tǒng)的砂型鑄造和消失膜鑄造均難以勝任。選擇性激光燒結快速成形不僅制模周期短贩普，費用低颗手，而且特別適合于制作復雜零件的原型或型(芯)，現(xiàn)在鑄造的生產實踐中已得到了廣泛的運用后涛，因此本文著重考慮了基于選擇性激光燒結快速成形的幾種鑄造方法武也。
(2)選用熔模精密鑄造方法展融。與石膏型鑄造法相同窖认，也是用選擇性激光燒結快速成形方法直接制造蠟模。由于流道直徑小告希、形狀扭曲扑浸，故內部無法進行掛砂結殼，只能用陶瓷型芯來成形，而用該液壓閥內腔澆灌陶瓷型芯很困難喝噪，因形狀所限不能放置芯骨增加強度憔剂，且在閥體鑄件澆注后陶瓷型芯的潰散性差，不易清理出砂期第。故該法也不宜被選用绵另。
(3)選用直接燒結覆膜砂型(芯)的方法。選擇性激光燒結覆膜砂已在生產中得到了一定的運用绅鉴，因覆膜砂的潰散性好，所以特別適用于制作復雜砂芯厉源，因此我們最終決定選用選擇性激光燒結成形技術燒結覆膜砂既蛙，直接制造復雜液壓閥體的砂型及砂芯，然后澆注鑄件豆蝠。
由圖3可見用華中科技大學開發(fā)的選擇性激光燒結快速成形燒結的覆膜砂型不僅實現(xiàn)了砂型（芯）的整體成形蓖社，而且強度高，表面粗糙度低赛羡。圖4為用其澆注的鑄件衍止，可見鑄件流道清晰，表面光滑词祝。
DISA線用模板一般采用灰鐵材質，其制造工藝一般是制作木模后翻制金屬模具毛坯湖雹，現(xiàn)通過數(shù)控加工來獲得咏闪。此種制造工藝工序繁瑣，制造周期長（一般2~3個月）摔吏，而且每片模塊都需要數(shù)控加工鸽嫂，成本較高。
快速成形的出現(xiàn)為快速制造DISA模具提供了條件征讲。DISA線用快速模板有兩種工藝：(1)用SLS蠟模進行精密鑄造据某，直接獲得表面糙度低、尺寸精度高的近無余量模具稳诚；(2)直接將LOM快速原型代替木模作模具哗脖，在DISA線上直接進行射壓造型鑄造模具，這種方法成本低扳还，速度快才避，鑄造方便。如圖5為DISA模具的LOM原型掰废，圖6為翻制的金屬模具毛坯棕优。
摩托車缸體為典型的復雜薄鑄件，模鑄件材質為鋁合金佣虑，要求較高的表面質量和精度叁乍。因此可選擇用SLS直接制造蠟模（圖7），再用精密鑄造的方法澆注鑄件弧定。由于制件過薄则沃，且有很細的孔洞。鋁合金的熔點低锡跺，因此可以直接用石膏灌漿章迎，宜選用石膏型精密鑄造獲得鑄件（圖8）。
我們曾接到要求在2個星期內產出3件球墨鑄鐵汽車排氣管的精密鑄件的訂單焚寂。汽車排氣管的曲面復雜，特別是對內空氣道有較高的要求顶猜，宜選用SLS蠟牟着——精密鑄造的方法。由于材質要求球墨鑄鐵长窄，因此不適合于石膏型鑄造滔吠。雖然排氣管的氣道曲面復雜，但氣道內空直徑較大抄淑，可以掛砂結殼屠凶，因此可以采用熔模精密鑄造的方法實現(xiàn)快速鑄造。如圖9肆资、10所示矗愧。
小泵輪屬于小鑄件郑原，葉片部分復雜精細唉韭，若用SLS蠟模，在處理過程中易于損壞犯犁，而SLA的樹件強度高属愤，所以我們選用SLA來制作原型。熔模精密鑄造的工藝生產出了合格的不銹鋼鑄件口迟，如圖11岗命、12所示。
快速成形與鑄造相結合保蒲，只要選擇好合適的工藝品救，就可實現(xiàn)復雜鑄件的低成本快速制造。并可得到較高的精度和較低的表面粗糙度的鑄件，解決長期存在的鑄造難題他景，為企業(yè)及社會帶來良好的經濟和社會效益捅振。這是鑄造企業(yè)迅速提高技術實力和競爭力的有力手段，因此我們應好好運用這一先進技術為鑄造業(yè)服務托足。
快速成形（RP）的出現(xiàn)和發(fā)展為解決上述問題提供了一條極具前景的新路这旋，因此我們應好好運用這一先進技術為鑄造業(yè)服務〖凶洌快速成形技術（RP）是一種集計算機輔助設計忌舔、精密機械、數(shù)控激光技術和材料學為一體的新興技術秆刑。它采用軟件離散化和材料堆積的原理同肆，將所設計物體的CAD模型轉化為實物樣件。由于RP技術采用將三維形體轉化為二維平面分層制造的原理唧谊，因此能夠處理任意復雜的構件末尤，而且構件越是復雜越能體現(xiàn)它的優(yōu)越性。
但由快速成形設備生產的制件只是原型或模型而不是鑄件，運用這些原型或模型來生產鑄件可以選擇多種工藝路線非阿，而如何選擇最佳的工藝路線則需要相應的專業(yè)知識种诫。華中科技大學快速成形中心于1991年開始快速成形技術的研究，是中國最早開展該項技術研究的單位之一湾关，并取得了豐碩的成果烫饼，成功推出了多種快速成形系統(tǒng)，經用戶使用试读，產生了顯著的經濟效益和社會效益杠纵。近年來對快速成形在各行業(yè)中的運用，特別是對復雜鑄件的快速制造開展了大量的研究钩骇，積累了豐富的經驗比藻。在此我們將這些研究成果介紹給讀者。
母模制造方法的選擇與比較
目前伊履，國內外研究了多種快速成形方法韩容，比較成熟實用的主要有LOM、SLA唐瀑、SLS群凶、FDM、3DP哄辣，這些技術各有優(yōu)缺點请梢，其具體原理和特點如下：
1、立體光刻（SLA）
SLA是利用紫外激光掃描光敏樹脂力穗、光敏樹脂在激光的作用下固化逐層堆集而成笋棵。用SLA原型可代替鑄造中的木模和熔模精密鑄造中的蠟模。SLA技術成形速度快褪鸳，精度高蛾岳。由于SLA所用樹脂為熱固性光敏樹脂，加熱不能熔失揣响，只能燒失簿睦，所以熔模鑄造時對焙燒工藝要求較高，原型件最好做成鏤空結構儿猪。SLA原型對水較敏感派暴，長時間在潮濕環(huán)境中易吸潮變形，所以要注意防潮相梳。SLA的設備及運行成本較高咏逛，適合于制造薄壁精細輪廓精密鑄件的模型。
2奢惋、分層實體制造（LOM）
LOM工藝是根據(jù)零件分層得到的輪廓信息用激光切割薄材预隆，這樣逐層堆集而成的三維實體乔蜀。LOM主要特點是設備和材料價格較低，運行成本也低呈驶。原型經處理后強度好拷泽，精度高，不變形袖瞻，在鑄造中可代替復雜的木模司致，特別適合于中小型鑄造廠單件或小批量生產。
3聋迎、選擇性激光燒結（SLS）
其原理是：激光束在計算機的控制下脂矫，對粉末進行掃描，掃描部分粉末熔化粘結而成的實體霉晕。SLS技術的最大特點是成形材料廣泛庭再，塑料、陶瓷牺堰、金屬拄轻、蠟粉、腹膜砂及它們的復合材料都可作為SLS的成形材料伟葫，制備相應的功能件恨搓、金屬件、蠟模及砂型（芯）酒旷，所以適用性強雳犹。SLS制作蠟模進行熔模鑄造是目前在國內運用最為廣泛的方法，不僅成本相對較低渡表，而且精度高娶讽，表面質量好，無需支撐赐罪，可制作形狀極其復雜的蠟模生產復雜鑄件涉等。
4、熔絲沉積（FDM）
熔絲沉積將材料液化后經過噴嘴逐層沉積成制件详础，成形材料包括塑料絲粤未、蠟絲等，因此制備塑料原型件和蠟模田漓。該工藝中沒有價格昂貴的激光器，所以設備價格低付找，且由于材料被完全熔化歧胃，制件強度高。但成形速度慢艰争，制件精度差坏瞄，表面質量差，且噴絲頭的噴嘴易產生流延和堵塞。
5鸠匀、三維打咏缎薄（3DP）
三維打印工作原理類似于噴墨打印機。該技術的材料包括陶瓷缀棍、金屬/有機復合材料等宅此。該技術成本較低，成形速度快爬范，精度高父腕，但制件表面粗糙，強度不高青瀑，且打印噴頭容易堵塞璧亮。在鑄造中適合于原型的驗證制作蠟模或制造石膏型斥难。
快速制造與鑄造方法的選擇
1枝嘶、熔模鑄造
SLS快速成形所得到的蠟模可直接用于熔模鑄造得到金屬件蟹梗。這種快速成形工藝無需制造壓型膜暴，大大縮短了毛坯的生產周期，并可實現(xiàn)小批量生產碴纺。
SLS制作蠟模不僅速度快本博，價格相對便宜，表面質量高仇习，而且所用蠟料性質與一般鑄造中的高溫蠟料或中蠟料相似何大，只要對熔模鑄造中現(xiàn)行的焙燒工藝稍微改變就可實現(xiàn)SLS蠟料的焙燒脫出。SLS蠟模在熔模鑄造中的運用十分廣泛梆载，既可鑄造小型精密鑄件摇蝗，也可制作大型復雜鑄件，特別是可以與常規(guī)低熔點蠟模組焊成復合蠟模撵刷，即用普通蠟料壓型制作鑄件的簡單部分裆蛆，而用SLS制作復雜部分，大幅提高生產效率褐袒，降低蠟模制作成本啼术。
用SLA法制作的樹脂件也可用于熔模鑄造，SLA樹脂件強度高载碌，表面質量好猜嘱，所以可用于鑄造非常精細的小型鑄件。但由于焙燒工藝復雜嫁艇，并要求采用易燒失的SLA專用樹脂朗伶，原型件的制造成本也高弦撩，所以目前在國內運用還不如SLS法廣泛。FDM也可擠出蠟料论皆，只是FDM的成形速度慢益楼，表質質量不高，所以這方面的應用也不多点晴。
熔模精密鑄造是實現(xiàn)鑄件批量生產的有效方法之一感凤。在傳統(tǒng)的熔模鑄造過程中，最困難的環(huán)節(jié)是快速制造制作熔模壓型觉鼻，對于形狀復雜的大型件更為突出俊扭，通常是根據(jù)鑄件的形狀及尺寸進行設計，經金屬切削加工制成坠陈，周期長并且成本高贝泞。采用快速成形技術制造母模，通過快速軟恼捍恚或快速過渡模等得到熔模鑄造的壓型牡罚。然后用此壓型注射蠟模，再用此蠟模經傳統(tǒng)的失蠟鑄造工藝制作金屬鑄件冬溯，不僅工藝簡單而且成本低缰伶。其制作工藝可以分為：(1) 用快速成形制作母模再翻制成硅橡膠軟模、金屬冷噴模录教、石膏型壮煎、陶瓷型和經過中間轉換的合金模、電鑄模字瘫、環(huán)氧樹脂模等陰模當壓型触迄，壓制蠟模；(2) 用快速成形直接制造壓型借街，如華中科技大學開發(fā)的高分子/金屬復合材料惦参，用選擇性激光燒結成形，制件經表面處理后可以直接作為熔模壓型听想，從而大大簡化了小批量生產鑄件的步驟腥刹。
2、石膏型及陶瓷型精密鑄造
石膏型及陶瓷型鑄造具有高精度及低表面粗糙度值的優(yōu)點汉买。利用快速成形獲得鑄造陶瓷型或石膏型有多種途徑：(1) 利用LOM衔峰、SLA、SLS蛙粘、3DP制作的原型當母模朽色，直接翻制成陶瓷型或石膏型，對于形狀復雜不易拔模的制件可以先轉制成硅橡膠型组题。這種方法的特點是成本低葫男，且可實現(xiàn)小批量生產，但這種方法不適用形狀復雜崔列、不能拔模的制件梢褐；(2) 類似于熔模鑄造的方法，用SLS赵讯、SLA盈咳、3DP或FDM制作蠟模，再熔失或燒失边翼。
3淳某、砂型鑄造
傳統(tǒng)的砂型鑄造一般要先制木模，而木模制造靠人工的方法往往在技術徽七、生產周期馍上、精度及材質方面難于完全滿足要求。用快速成形得到的LOM模型可以代替木模直接用于鑄造生產蛹柔。由于經過了特殊的處理哑暮，紙質模堅如硬木，表面光滑有利于砂型鑄造电尖。它在200℃以下工作奕碑，可以翻制50~200件砂型。其優(yōu)點是成本低勺帜，制造速度快脆号，無需高水平木模工和相應的木工機械就能在很短時間內制作高精度模樣，對于形狀復雜的大晤哩、中型鑄件寝话，其優(yōu)點尤為突出。如發(fā)動機機體缝驳、缸蓋连锯、進（排）氣管和底盤變速器離合器殼體等都可以用這種方法制造。紙質挠糜或樹脂模取代木模使得金屬模胚的制造周期和成本大大降低运怖，而且精度的提高可以減少機械加工余量和加工費用。
用SLS燒結覆膜砂可直接成形砂型（芯）用于鑄造夏伊，這種方法經濟快速摇展，尤其對于內腔流道特別復雜的鑄件有其它方法無法比擬的優(yōu)勢。
復雜鑄件鑄造方法的選擇與生產實例
1溺忧、復雜液壓閥體的快速鑄造
圖1所示為國外客戶訂貨的材質為HT200的液壓閥鑄件的三維圖咏连。該件外形上的凸凹形面較多，并有許多與內流道相通的小圓孔及異形孔鲁森。特別是該件的內腔流道形狀更為復雜（其形狀可見圖2中形成流道的型芯）祟滴，共有四條流道：最窄流道截面直徑僅φ5mm×流道長64mm（長徑比約13）振惰，且也成彎扭狀，其兩端分別與右側面及低平面相通垄懂。該閥體的內腔流道形狀彎扭變化很大骑晶，不僅沿水平方向彎扭、而且還沿空間任意方向彎扭秋衡，同一流道出現(xiàn)多個不等直徑或不等截面形狀梁促，有的流道過分細長，各流道出口中心線不在外部形狀上的同一平面上等問題挑卫，這些均會給該閥體鑄件的制造工藝帶來很大的困難猛屋，傳統(tǒng)的砂型鑄造和消失膜鑄造均難以勝任。選擇性激光燒結快速成形不僅制模周期短贩普，費用低颗手，而且特別適合于制作復雜零件的原型或型(芯)，現(xiàn)在鑄造的生產實踐中已得到了廣泛的運用后涛，因此本文著重考慮了基于選擇性激光燒結快速成形的幾種鑄造方法武也。
圖1 閥體鑄件的三維圖形
圖2 閥體下砂型及型芯的三維圖形
(2)選用熔模精密鑄造方法展融。與石膏型鑄造法相同窖认，也是用選擇性激光燒結快速成形方法直接制造蠟模。由于流道直徑小告希、形狀扭曲扑浸，故內部無法進行掛砂結殼，只能用陶瓷型芯來成形，而用該液壓閥內腔澆灌陶瓷型芯很困難喝噪，因形狀所限不能放置芯骨增加強度憔剂，且在閥體鑄件澆注后陶瓷型芯的潰散性差，不易清理出砂期第。故該法也不宜被選用绵另。
(3)選用直接燒結覆膜砂型(芯)的方法。選擇性激光燒結覆膜砂已在生產中得到了一定的運用绅鉴，因覆膜砂的潰散性好，所以特別適用于制作復雜砂芯厉源，因此我們最終決定選用選擇性激光燒結成形技術燒結覆膜砂既蛙，直接制造復雜液壓閥體的砂型及砂芯，然后澆注鑄件豆蝠。
由圖3可見用華中科技大學開發(fā)的選擇性激光燒結快速成形燒結的覆膜砂型不僅實現(xiàn)了砂型（芯）的整體成形蓖社，而且強度高，表面粗糙度低赛羡。圖4為用其澆注的鑄件衍止，可見鑄件流道清晰，表面光滑词祝。
圖3 SLS燒結閥體的上（左园担，經后固化）、下（右枯夜，未后固化）覆膜砂型及型（芯）
圖4 用覆膜砂型(芯)澆注的液壓閥體鑄件及其剖分圖
DISA線用模板一般采用灰鐵材質，其制造工藝一般是制作木模后翻制金屬模具毛坯湖雹，現(xiàn)通過數(shù)控加工來獲得咏闪。此種制造工藝工序繁瑣，制造周期長（一般2~3個月）摔吏，而且每片模塊都需要數(shù)控加工鸽嫂，成本較高。
快速成形的出現(xiàn)為快速制造DISA模具提供了條件征讲。DISA線用快速模板有兩種工藝：(1)用SLS蠟模進行精密鑄造据某，直接獲得表面糙度低、尺寸精度高的近無余量模具稳诚；(2)直接將LOM快速原型代替木模作模具哗脖，在DISA線上直接進行射壓造型鑄造模具，這種方法成本低扳还，速度快才避，鑄造方便。如圖5為DISA模具的LOM原型掰废，圖6為翻制的金屬模具毛坯棕优。
圖5 DISA模具的LOM原型 圖6 翻制的金屬模具毛坯
摩托車缸體為典型的復雜薄鑄件，模鑄件材質為鋁合金佣虑，要求較高的表面質量和精度叁乍。因此可選擇用SLS直接制造蠟模（圖7），再用精密鑄造的方法澆注鑄件弧定。由于制件過薄则沃，且有很細的孔洞。鋁合金的熔點低锡跺，因此可以直接用石膏灌漿章迎，宜選用石膏型精密鑄造獲得鑄件（圖8）。
圖7 摩托車缸體的SLS蠟模 圖8 摩托車缸體的快速鑄件
我們曾接到要求在2個星期內產出3件球墨鑄鐵汽車排氣管的精密鑄件的訂單焚寂。汽車排氣管的曲面復雜，特別是對內空氣道有較高的要求顶猜，宜選用SLS蠟牟着——精密鑄造的方法。由于材質要求球墨鑄鐵长窄，因此不適合于石膏型鑄造滔吠。雖然排氣管的氣道曲面復雜，但氣道內空直徑較大抄淑，可以掛砂結殼屠凶，因此可以采用熔模精密鑄造的方法實現(xiàn)快速鑄造。如圖9肆资、10所示矗愧。
圖9 汽車排氣管蠟模件 圖10 汽車排氣管速鑄件
小泵輪屬于小鑄件郑原，葉片部分復雜精細唉韭，若用SLS蠟模，在處理過程中易于損壞犯犁，而SLA的樹件強度高属愤，所以我們選用SLA來制作原型。熔模精密鑄造的工藝生產出了合格的不銹鋼鑄件口迟，如圖11岗命、12所示。
圖11 小泵輪的SLA原型件 圖12 小泵輪的不銹鋼鑄件
快速成形與鑄造相結合保蒲，只要選擇好合適的工藝品救，就可實現(xiàn)復雜鑄件的低成本快速制造。并可得到較高的精度和較低的表面粗糙度的鑄件，解決長期存在的鑄造難題他景，為企業(yè)及社會帶來良好的經濟和社會效益捅振。這是鑄造企業(yè)迅速提高技術實力和競爭力的有力手段，因此我們應好好運用這一先進技術為鑄造業(yè)服務托足。
聲明：本網站所收集的部分公開資料來源于互聯(lián)網怯糠，轉載的目的在于傳遞更多信息及用于網絡分享，并不代表本站贊同其觀點和對其真實性負責妒穷，也不構成任何其他建議瓦统。本站部分作品是由網友自主投稿和發(fā)布、編輯整理上傳橡舟，對此類作品本站僅提供交流平臺癞季，不為其版權負責。如果您發(fā)現(xiàn)網站上所用視頻倘潜、圖片、文字如涉及作品版權問題志于，請第一時間告知涮因，我們將根據(jù)您提供的證明材料確認版權并按國家標準支付稿酬或立即刪除內容，以保證您的權益伺绽！聯(lián)系電話：010-58612588 或 Email:editor@mmsonline.com.cn养泡。
網友評論
匿名:
最新反饋
注冊獲取更多行業(yè)信息
- 暫無反饋
無須注冊屿帕，輕松溝通