基于sls快速熔模精铸尺寸精度及传递规律的研究

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1、学校代码：10406分类号：TG249.5学号：090080503014南昌航空大学硕士学位论文（学位研究生）基于SLS快速熔模精铸的尺寸精度及传递规律研究硕士研究生：熊旭导师：严青松申请学位级别：硕士学科、专业：材料加工工程所在单位：南昌航空大学答辩日期：2012年6月授予学位单位：南昌航空大学StudyondinensinalaccuracyandtransitivelawofRapidInvestmentCastingbasedonSelectiveLaserSinteringADissertationSubmittedfortheDegreeofMast

2、erOnMaterialsProcessingEngineeringbyXiongXuUndertheSupervisionofProf.YanQingSongSchoolofAeronauticalManufacturingEngineeringNanchangHangkongUniversity,Nanchang,ChinaJune,2012摘要快速熔模精铸(RapidInvestmentCasting,RIC)技术是一种非常适合于制造复杂零件的技术，它将选择性激光烧结(SelectiveLaserSintering,SLS)技术和熔模精铸技术结合起来，实现

3、了快速成型向快速制造的转变，有着良好的发展前景。尺寸精度是RIC技术的关键问题，而RIC技术流程长，尺寸在多步骤之间传递，影响尺寸的因素多，尺寸控制困难。进行RIC技术的尺寸精度和尺寸传递规律研究，对获得高质量的铸件，有重要的理论意义和实际价值。针对快速熔模原型尺寸精度问题，进行了不同成型方向、不同种激光功率和不同铺粉层厚条件下的SLS烧结实验，测量了样件的尺寸，实验结果表明：当尺寸与XY轴平行时，尺寸偏差为0.67%，尺寸精度较好，没有阶梯效应；当尺寸与XY轴不平行时，随着成型方向的增大SLS原型尺寸先增大后减小且都表现为正偏差，成型方向60度左右时尺寸偏差最

4、大，阶梯效应最明显，尺寸偏差达到1.78%。可以看出，在烧结SLS原型时应尽量保持零件重要尺寸与XY轴平行。SLS熔模熔失和焙烧工艺参数对型壳尺寸精度影响很大，是RIC技术关键工艺参数。在RIC熔失熔模和焙烧工艺方面，进行了4种不同熔失熔模温度和时间条件下的熔失熔模和焙烧实验。结果表明：熔失熔模温度越高，模料脱出率越大，但温度过高型壳易开裂，最佳温度为250℃，此时的脱出率为94.28%；最佳熔失熔模时间应为100分钟，且升温速率越高，型壳越不容易开裂；焙烧时，应在400℃保温2小时左右，待模料完全分解后，再升温至焙烧温度800℃，防止残余模料在型壳中发生燃烧导

5、致型壳开裂。在RIC尺寸传递规律研究方面，基于RIC技术采用不同粘接剂制造出5种不同型壳，研究RIC技术过程中CAD模型至SLS原型、SLS原型至SLS熔模、SLS熔模至铸件的尺寸传递规律。实验结果表明：CAD模型尺寸大小会影响SLS原型的尺寸精度，当CAD模型尺寸为79mm时，SLS原型的尺寸精度最高，“次级烧结”和烧结收缩达到平衡；SLS熔模不同类型的尺寸精度不同，外表面尺寸表现为正偏差，而内表面尺寸表现为负偏差；不同型壳的尺寸精度差别并不显著，尺寸精度均在1.58%左右；受到型壳阻力的影响，铸件内表面尺寸的收缩率为0.62%，明显小于外表面尺寸。通过从成型

6、方向对SLS原型尺寸精度影响、快速熔模精铸熔失SLS熔模工艺、快速熔模精铸尺寸传递规律等方面的研究，优化了RIC工艺，获得了RIC工艺参数对尺寸精度的影响，得出了不同类型的尺寸在RIC技术各步骤之间的传递规律，可以用于控制RIC技术尺寸，为复杂结构件的快速铸造奠定了技术和理论基础。关键词：快速熔模精密铸造，选择性激光烧结，尺寸精度，成型方向，尺寸传递IAbstractRapidInvestmentCasting(RIC)isveryusefultechnologytofabricatecomplexmetalcastings.Itrealizestheshift

7、formrapidprototypingtorapidmanufacturingbycombinesSelectiveLaserSintering(SLS)withinvestmentcasting,hasabroadapplicationprospect.DinensinalaccuracyisthekeytoRICtechnology,butRICismultisteptechnology,thedimensionsofpartspassingthroughseveralsteps,andtherearemanyfactorswhichinfluencing

8、thedinensina