南京航空航天大学学报v

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1、第33卷第1期南京航空航天大学学报Vo】．33No．12001年2月JournalofNanjingUniversityofAeronautics＆AstronauticsFeb．2001文章编号：1005·2615(2001)01·0041·05激光烧结铸造型壳强度试验分析赵剑峰张建华余承业黄因慧(南京航空航天大学机电学院南京，2100l6)张友良于晓伟(南京理工大学制造工程学院南京．210094)摘要利用激光烧蛄快速成型技术可烧黠霾膜陶瓷材料．形成绮遣用型腔壳体井直接应用于绮造．制作金属零件。由于在快速原型制造领域所使用的激光器功率普追

2、较低，因此，无法实现真正童jL上材料的直接烧蛄。目前所能实现的是覆膜陶瓷的问接烧结．印利用激光融凝陶瓷袁面潦覆的有机抽薄膜．使陶瓷薪束粘黠成一个原型壳体。由此形成的壳体原型强度较低，不能直接用于绮追。因此，二农烧黠作为一种后处理工艺用于提高壳依强度t与烧鲒工艺参数对原型壳体强度的彰响变碍同等重要。通过试验分析，在烧牯工艺枣敷中．扫描阃隔和扫描速度是影响原型壳依强度的主要目素．其直接影响烧蛄原型第一强度的变化。二农烧蛄后处理可取太幡度提高壳体的二农强度，满足绮造对壳依的强度要术。最后整体叶轮的快速制造为侧，验证了上速蛄论。关键词：激光应用；烧

3、蛄绮追：强度；后处理；快速成型中围分类号：O212．1；TG241文献标识码：A不高，能够在一些铸造生产单位得到推广应用，有引言较大的实用价值。快速原型制造技术是目前先进制造技术中发1材料分析展最为迅速的一种．在短短10年左右的时间已经由最初的原理研究发展副大规模实际生产应用。随覆膜陶瓷作为烧结材料可以直接制作铸造用着该项技术的发展，该技术的应用范围也逐步突破型壳和型芯。覆膜陶瓷的覆膜材料主要为树脂类热其名称的局限，从原型制造到模具制造、金属零件同性聚合物，一般使用酚醛树脂。铸造用覆膜陶瓷快速制造甚至金属零件直接制造等口]。快速成型技的树脂

4、含量在0．7左右。其固化条件为l6O℃保术与精密铸造技术相结合，是快速制造金属零件的温60mln。对于激光烧结这个非线性动态加热过有效途径。尤其适合于单件小批量生产。用RPM程来说，由于加热时间非常短．树脂在短时间内不实现快速精密铸造的工艺途径有很多种，大体分为能完全烧结，造成烧结零件强度较差。因此，在实际两大类，一类是通过各种快速成型工艺，制备零件烧结过程中，需在覆膜陶瓷材料中添加适当的牯结原型(如石蜡原型、术模、塑料原型)，通过翻制压剂，以提高烧结过程中的粘结固化性能，从而提高型、直接复制铸模、烧失熔模等后续工艺获得铸造烧结强度。粘结剂

5、的选用主要考虑与覆膜陶瓷的覆零件。另一类是利用激光烧结快速成型技术将覆膜膜树脂性能相接近，本文选用粒度250目环氧聚醋陶瓷烧结成为铸造用陶瓷型壳、型芯，直接用于铸粉末作为添加牯结剂。环氧聚酯与酚醛树脂同属热造获得金属零件。后一种工艺过程简单．技术要求固性塑料，其固化温度为160℃，一旦固化后，直至基金项目国舫顶研基金(编号l8．7．1．4)资助项目。收稿日期：2000．04—26；修订日期：2000．06．22作者简介赵剑峰，男，讲师．1971年3月生；采承业，男，教授．博士生导师，1920年12月生；黄因慧．男．教授+博士生导师·1945

6、年8月生；张友良，男，教授．博士生导师．1941年9月生；于晓伟．男，工程师，1965年4月生．42南京航空航无大学学报第33卷分解温度而不熔化。在使用特性上与酚醛树脂类交试验因素水平和结果如表1，2，直观分析计算见似。从烧结强度的角度来考虑，粘结剂的含量越高表3。越好，但是在铸造过程中，起主要作用的是陶瓷。铸表1因蠢水平表件的形状主要靠覆膜陶瓷构成的壳体来保证。当铸造熔点较高的金属时，如果壳体中的粘结剂含量过高，会因温度过高而产生分解．使模壳掉砂甚至溃散。因此，必须将粘结剂的添加比例控制在适当的范围之内一。作为烧结材料的主体，覆膜陶瓷的内

7、核是氧化锆，在烧结后的凄体中，构成烧结体的骨架部分。相对于粘结剂而言，其尺寸精度和表面粗糙度随烧结表中．表示n次试验结果的平均值；表示第j参数而改变的精势不是很明显。烧结强度随着烧结列因素(一1，2，3)，第水平(f一1，2，3)试验结果参数的变化会发生明显的改变，影响烧结强度的主之和；S表示第J列因素(一1，2，3)的偏差平方要参数是激光束的扫描速度、扫描间隔、层厚以及和；f．Oi3表示第J列第i号水平的效应，计算式表示后处理工艺J。为2试验及结果分析一鲁一式中，m表示第J列第水平出现的次数。基于上述思想，作者进行了覆膜陶瓷烧结强度R表示

8、第列因素的最大效应与最小效应之差，的正交试验，并进行了实际的铸造试验。在本研究叉称之为极差。计算式为中，采用了南京航空航天大学自行研制的激光烧结Rj一(“)一(“)快速成型系统R