在我國 鑄造主要存在3個難題:(1)可調節頂托生產效率不夠高,導致產品的成本難以控制;(2)造型無法再次利用,生產規模較小;(3)造型原材料利用率低,生產現場環境差。這也是 鑄造行業被視為工藝原始、效率低下、污染嚴重的重要原因。如果將成型技術和 鑄造技術結合起來,可以 地解決這些難題,從而提高產品的競爭力。
成型(RapidPrototyping,RP)技術是 一種直接利用CAD數據制造產品零部件的制造技術。主要優越性在于成型技術的柔性高,,不需要工裝、刀具即可完成復雜形狀產品的制造,是 一種“無模制造”技術,成型技術可以縮短產品的設計和生產周期,降低產品的生產成本,并提高產品的制造質量。光固化成型技術又被稱為立體光刻成型(StereoLithographyApparatus,SLA)技術,這是 一種利用液態光敏樹脂的光聚合原理的成型技術,其特點是 不僅制造的、,并且使整個設計和制造過程能夠脫離車間而在辦公室內進行回。
鑄造技術是 一種采用易熔材料制作模樣,并用耐火材料包覆后制成型殼 ,再放置高溫環境下將模樣熔化排出, 無分型面的鑄型,高溫焙燒后澆注金屬,從而獲得成品的 鑄造技術,也被稱為熔模鑄造固。利用 鑄造技術可以獲得 的鑄件,不加工或少量加工就能直接使用。
成型技術和 鑄造技術具有聯系性和互補性,一方面兩者都適合制造形狀復雜的零件,另一方面沒有成型技術,熔模的生產就是 鑄造的瓶頸階段;而沒有 鑄造,成型技術的應用就有很大的局限性團。基于光固化成型的精鑄技術具有光固化成型與 鑄造的優越性:1)柔性好,能夠制造形狀復雜零件;2)能對產品進行整體制造;3)能制造合金產品;4)無需模具和工裝,降低成本;(5)由CAD數據制造,產品修正方便。而采用光敏樹脂材料取代蠟模,能夠提高熔模的生產效率,這對于 鑄造盤式腳手架配件行業有著重要意義。
1工藝原理與流程
鑄造技術要先通過CAD數據模型,采用成型技術制得模樣原型,如通過SLA技術制得光敏樹脂材料模樣原型,然后采用掛漿淋砂法在光敏樹脂模樣上涂掛耐火型殼 ,通過高溫焙燒使光敏樹脂模樣燃燒去除,然后進行金屬澆注 產品,從而實現高速制造和降低成本的目的。
2.制殼 工藝
(1)除油與脫脂。為了提高制造精度和涂料潤濕模組表面的能力,在制殼 前,要先將模樣表面的油污清理干凈。
(2)添加導氣孔。在樹脂模樣上安裝蠟棒,使模樣在受熱時能將模殼 內的壓力導出,防止型殼 脹裂,并使高溫下燃燒 加充分,灰分殘留較低。
(3)連接澆道。依照通常的方法連接澆道,使得蠟與樹脂兩種不同的材料可以粘接牢固。
(4)掛漿與淋砂。將模樣浸泡在漿料中,從而使漿料能夠充分地潤濕樹脂模樣,并在其表面覆蓋均勻,然后進行淋砂。
(5)干燥與硬化。每層型殼 都要進行,通過干燥與硬化工序,使漿料中的茹結劑由溶膠轉變為凝膠,從而將耐火材料粘結牢固。
(6)疏通氣孔。脫蠟前破開氣孔蠟棒的外殼 ,用燒紅的鐵絲刺透蠟棒,形成空氣貫通孔。
(7)脫蠟處理。待型殼 硬化,需要將模組熔去。通常采用蒸汽脫蠟的方式進行:溫度165℃,壓力0.35MPa,時間10一15min。脫蠟后樹脂模不發生明顯形變,對外殼 影響小。
(8)焙燒型殼 。焙燒型殼 時要先將型殼 埋入箱內的砂粒之中,再裝爐焙燒。通常的入爐溫度是 750℃,之后升高到900一1100℃保持2h。在型殼 焙燒的同時,脫脂氣化同步進行。
通過采用光固化成型技術獲取樹脂材料模樣,隨后用不同的金屬材料(不銹鋼和鋁)進行 鑄造,分為3組鑄件進行加工試驗,小批量試生產30件均獲得了成功。加工試驗證實:基于成型技術的 鑄造工藝能夠省去傳統易熔模鑄造工藝中的模具加工環節,解決了傳統鑄造中模具制造難度大、周期長、費用高的難題,縮短了生產時間,降低了生產成本。此外, 鑄造工藝的柔性較好,可以加工形狀較為復雜的零件,為小批量 熔模鑄造工藝提供了一種新的手段。