快速成形技術(shù)在鑄造模具制造中的應(yīng)用

任志林

摘 要：本文的主要研究目的是詳細(xì)分析了RP（快速形成技術(shù)）的相關(guān)工藝原理，并簡(jiǎn)要介紹了RP技術(shù)在鑄造模具（casting mold）中的相關(guān)應(yīng)用，鑄造模具中主要包括的是以下幾個(gè)方面的磨具：其一，鑄造金屬模；其二，消失模；其三，木模；其四，蠟?zāi)！９P者將結(jié)合相關(guān)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，將RP技術(shù)在鑄造模具中的相關(guān)應(yīng)用進(jìn)行科學(xué)的分析與總結(jié)。

關(guān)鍵詞：快速形成技術(shù)；鑄造模具；工藝原理

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2015.22.025

隨著社會(huì)的發(fā)展以及經(jīng)濟(jì)技術(shù)的進(jìn)步，現(xiàn)代企業(yè)需要在最短的時(shí)間內(nèi)把自己的產(chǎn)品投放到市場(chǎng)中去，從而增強(qiáng)市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)力，提高自己的經(jīng)濟(jì)效益。而相關(guān)模具的開發(fā)時(shí)間比較長(zhǎng)，制約了產(chǎn)品投放市場(chǎng)的時(shí)間，所以必須加強(qiáng)對(duì)相關(guān)模具的研發(fā)力度。

1 快速形成技術(shù)（RP）的基本概念

快速形成技術(shù)（Rapid Prototyping ，RP）也被稱為是快速原型制造技術(shù)，是一種在材料堆積法的基礎(chǔ)上發(fā)展出來(lái)的一種高新技術(shù)，能夠最大限度的滿足現(xiàn)代企業(yè)的相關(guān)要求。RPM集CAD以及機(jī)械類的工程技術(shù)于一身，可以非常精確以及快速的將設(shè)計(jì)的思想轉(zhuǎn)變成零件，為零件的制造提供低成本、高效率的保證。RP技術(shù)可以將更多的時(shí)間用于相關(guān)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)以及完善上面，從而能夠在設(shè)計(jì)的過程中及時(shí)的發(fā)現(xiàn)相關(guān)問題，解決問題，尤其能夠解決模具生產(chǎn)的腳步跟不上產(chǎn)品的開發(fā)需要等問題。RP模具在制造的過程中被分為以下例中方法：其一，直接法；其二，間接法。直接法主要運(yùn)用的是將快速成型之后的零部件進(jìn)行有效的處理，舉例來(lái)說(shuō)，噴涂原料，制作消失模以及木模等。間接法主要指的是利用快速成型的母模具或者過渡模具來(lái)得到鑄件，舉例來(lái)說(shuō)，石膏模。

2 快速形成技術(shù)（RP）的基本特點(diǎn)

RP技術(shù)的出現(xiàn)改變了比較傳統(tǒng)的模具加工方法，RP有著以下幾個(gè)方面的特點(diǎn)：其一，制造速度比較快；其二，性能比較穩(wěn)定；其三，適應(yīng)市場(chǎng)的速度比較快。另外，RP技術(shù)的相關(guān)形成方式與復(fù)雜的零件沒有直接的關(guān)系，可以用于比較復(fù)雜的零件制造中。另外，鑄造的工藝本身有著制造成本比較低，工藝活比較繁多，另外不受逐漸的大小以及形狀的限制[1]。所以，從上述幾個(gè)方面來(lái)看，RP技術(shù)是復(fù)雜零件的主要解決辦法之一。

就目前的技術(shù)水平來(lái)看，比較快速的成形方法一般有以下幾種：其一，SLA（立體平板應(yīng)刷成形方法）；其二，LOM（分層實(shí)體制造成形方法）；其三，SLS（選擇性激光燒結(jié)方法）；其四，F(xiàn)DM（融化成積成形方法）。SLA（立體平板應(yīng)刷成形方法）的方法主要是通過紫外的波長(zhǎng)來(lái)對(duì)樹脂進(jìn)行全方位以及多角度的掃描，讓液態(tài)光敏樹脂產(chǎn)生一系列的聚合反應(yīng)，在固化之后形成了一種三維的結(jié)構(gòu)組織。LOM（分層實(shí)體制造成形方法）主要是通過激光束的照射從而能夠在單面上涂敷一層比較敏感的材料，在到達(dá)一定的溫度之后生成實(shí)體形狀。SLS（選擇性激光燒結(jié)方法）主要采用的是燒結(jié)好的粉末，在此基礎(chǔ)上生成原型。FDM（融化成積成形方法）主要是通過相關(guān)計(jì)算機(jī)來(lái)對(duì)塑料材料進(jìn)行適度的加熱控制，并且有選擇的將材料固化之后生成一種比較立體的實(shí)體物質(zhì)。

3 快速形成技術(shù)（RP）的相關(guān)鑄造模具

3.1 鑄造金屬模

利用RP技術(shù)可以直接制造出來(lái)金屬模，其具體原型是粘結(jié)劑物質(zhì)，在形成初期其密度以及強(qiáng)度都比較低，在經(jīng)過重復(fù)的燒結(jié)過程之后，其表層會(huì)脫掉粘結(jié)劑，從而在更深的程度上提高了強(qiáng)度以及密度。但是，在模具學(xué)的相關(guān)研究上，很難滿足實(shí)際的需求。在分層實(shí)體制造成形方法的作用下，制造出金屬模具，原型的精確度在101±0.12mm，表面的數(shù)值為1.5um。在一定程度上，可以有效的滿足砂型鑄造的相關(guān)要求。另外，間接法的使用也能夠制造出原型，并且再加上精確的工藝可以在原型的基礎(chǔ)上快速的完成工藝生產(chǎn)所需要的零部件。在利用好RP技術(shù)的基礎(chǔ)上，可以制造出精確的金屬模具，而此模具的性能也能達(dá)到市場(chǎng)的相關(guān)要求，從而提高市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)力。

3.2 消失模

消失模主要采用的是SLS（選擇性激光燒結(jié)方法）的新工藝方法來(lái)構(gòu)建出原型，在經(jīng)過燒結(jié)方法的處理之后，可以制造出消失模，從而制造出生產(chǎn)金屬的相關(guān)鑄件。在此方法來(lái)看，其主要攻克的方向是金屬的流動(dòng)性能以及鑄件的質(zhì)量，降低燒結(jié)體密度。在氣化的生產(chǎn)工藝過程中。利用好傳統(tǒng)的聚苯乙烯，把與蠟像比較好的敏感度以及氣化溶解度合理的融合起來(lái)。此模具有著以下幾個(gè)方面的特點(diǎn)：其一，表面的質(zhì)量比較好；其二，雜質(zhì)比較少；其三，燒結(jié)體的強(qiáng)度比較高[2]。另外，在經(jīng)過拋光技術(shù)處理之后，在表面上的鍍層可以有效的消除氣孔，從而比較明顯的提高尺寸的形狀以及質(zhì)量，并且將不銹鋼等材料的鑄造變得更為高質(zhì)量化。

3.3 木模

木模的制造過程一般采取的是傳統(tǒng)的手工藝，因此制作的時(shí)間會(huì)比較長(zhǎng)，精確度會(huì)比較低，相對(duì)起一些比較復(fù)雜的鑄件來(lái)說(shuō)，木模的制造過程太過于困難，而且制造此模具的師傅需要經(jīng)過很多年時(shí)間的經(jīng)驗(yàn)累積，才能夠制造出一個(gè)比較好的模具?，F(xiàn)代企業(yè)主要利用的是SLA（立體平板應(yīng)刷成形方法）以及LOM（分層實(shí)體制造成形方法）的方式方法來(lái)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的工藝鑄造。

3.4 蠟?zāi)?/p>

一般情況下，傳統(tǒng)的蠟?zāi)Ｖ圃旆椒ň捎玫氖菈褐菩缘姆绞絹?lái)完成，因此很難滿足復(fù)雜零件的鑄件要求。尉凱晨，郭偉等學(xué)者在激光快速成形技術(shù)新進(jìn)展及其在高性能材料加工中的應(yīng)用一文中的相關(guān)研究表示，選擇SLS（選擇性激光燒結(jié)方法）的方法能夠最大限度的減少水玻璃的濕潤(rùn)度能夠達(dá)到相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)[3]。經(jīng)過相關(guān)實(shí)踐證明，使用SLS（選擇性激光燒結(jié)方法）的方法可以快速而又精確的制造出蠟?zāi)！?/p>

4 結(jié)束語(yǔ)

模具生產(chǎn)零件的過程中具有節(jié)約資源以及效率比較高等特點(diǎn)，根據(jù)相關(guān)資料顯示，工業(yè)類的產(chǎn)品72%～85%以上都需要經(jīng)過模具的處理，因此，模具對(duì)于工業(yè)領(lǐng)域來(lái)說(shuō)有著重要的地位和影響。

參考文獻(xiàn)：

[1]陳永雄，梁秀兵，劉燕等.電弧噴涂快速成形技術(shù)研究現(xiàn)狀[J].材料工程，2010，15（02）：9122-9633，1268.

[2]吳任東，楊輝，張磊等.組織工程支架快速成形技術(shù)研究現(xiàn)狀[J].機(jī)械工程學(xué)報(bào)，2011，47（05）：1702-1763，1524.

[3]蘇海軍，尉凱晨，郭偉等.激光快速成形技術(shù)新進(jìn)展及其在高性能材料加工中的應(yīng)用[J].中國(guó)有色金屬學(xué)報(bào)，2013，14（06）：1567-1574，2639.endprint