快速成型技术在机械铸造中的应用研究

快速成型技术在机械铸造中的应用研究

张斌

纽威工业材料（大丰）有限公司

摘要：文章先分析了快速成型技术，随后介绍了快速成型技术原理，最后分析了快速成型技术在机械制造领域中的有效应用，包括直接铸造法、一次转制法、二次转制法，希望能给相关人士提供有效参考。

关键词：快速成型技术；机械铸造；具体应用

引言：随着近几年技术发展，科技进步，为快速成型技术进一步发展提供了坚实基础，而快速成型技术作为某种新兴技术，随着技术优化，应用范围变广，受到的关注也越来越多。通过合理应用此项技术能够有效弥补传统工艺缺陷，减少生产成本，提升整体生产效率，对于我国制造领域发展具有重要作用。

1. 快速成型技术分析

快速成型技术简称RP技术，融入了计算机辅助技术、CAM技术、CAD技术、网络技术、激光技术和计算机控制技术，进一步突破了传统制造工艺。其核心技术为材料技术和计算机技术。快速成型技术转变传统机械加工模式，联系CAD所形成的几何零件新，对三维数控成型系统进行合理控制，利用激光束以及其他方法将各种零件堆积形成。通过该种方法进行制造，无需额外进行工具、模具设计和机械加工，导致耗时耗力，有效提高了制造柔性和生产效率。

2. 快速成型技术原理

快速成型技术属于科学制造技术中的主要分支，其在制造方法和制造思想等方面得到了明显突破，同时也使得零件制作性能、质量、大小型号和制作速度等方面取得了明显进步，该技术的基础原理为任意三维零件都可以直接当成多个二维平面顺着某种坐标方向反复叠加形成，为此可以率先对CAD系统中三维实体模型实施离散处理，转化为平面几何信息，通过化学反应、聚合作用、熔结、粘接等方法手段，有选择地逐层固化液体材料，进而通过快速堆积，制作相应零部件。具体制造方法为在上一层工件上不断添加所需材料，直到结束零件制作^[1]。

3. 快速成型技术于机械制造领域中的有效应用

1. 直接铸造法

直接铸造法主要是通过快速成型技术直接通过一步铸造成型的型芯、型壳通过处理后，便能够实施金属浇注，制造金属零件。原型至金属零件之间没有经过造型转化，因此也将其称作是直接铸造法。该种工艺普遍应用于复杂、单一零件制造。直接壳型铸造法主要借助激光烧结对通过反应性树脂包裹的陶瓷粉实施烧结处理，能够有效制成铸造用的型芯、型壳方法。处于CAD环境内，直接把零件模型转化成壳型，再搭配浇注系统。壳型厚度可以选择在5到10毫米之间。在实施烧结处理中，对于非零件部位实施烧结，则零件部位依然为粉末。烧结后倒出粉末，通过固化处理能够顺利铸造成型壳，浇注后能够制得金属零件。通过该种方法，还可以有效减少铸造工艺复杂性，属于传统铸造技术的有效变革。其主要优势为速度快，无需任何模具，甚至无需画图，而设计师以及工程师借助计算机和网络平台能够把相关资料直接传输至铸造车间系统内，便能够顺利结束壳型设计制作。

直接制模铸造具体方法主要是通过粘结剂实施选择性粘结，同时将CAD模型顺利转化为模壳，该项工艺技术和熔模铸造工艺类似，能够有效制造金属零件，从设计到零件成品出厂只需10天，属于金属零件制造设计中的有效突破。直接制模铸造也是金属成形技术中具有较大吸引力的工艺技术，因其属于一项环保、柔性工艺技术，能够有效制作各种内外结构较为复杂的产品。而此次工艺成形材料普遍是铸造用砂，直接制成铸造所用砂型，通过浇注能够得到金属零件。该种方法成形尺寸大、运行费用低、成形材料便宜，适用于铸造各种大型单件复杂零件。

2. 一次转制法

一次转制法即通过快速成型技术提供原型充当母模，能够和普通砂型铸造、真空铸造和熔模铸造等工艺技术融合，合理制造金属零件。因为原型至金属零件之间需要实施一次转化，所以叫做一次转制法。此工艺方法普遍用于小批量、单件的零件生产。一般砂型铸造模样快速成型，需要选择适合树脂材料制作原型模样，随后实施表层喷镀，或通过LOM技术制作原型，并直接在芯盒、模板中进行安装应用。制作砂型铸造模样中，需要和快速成型技术以及铸造专用软件结合。首先铸造软件针对制作零件添加铸造圆角、起模斜度、加工余量等信息。随后把相关数据输入快速成型装置内，能够自动制作零件模型。通过制成模型拼装模板，取代传统木工模铸造手工砂型，模样过大，可以进行分段制作，随后进行组合。为了节约上机时间和树脂，通常将模板背面制成蜂窝结构，选择该种结构模式可以节约70%左右的材料。模样表层厚度以及蜂窝状结构尺寸联系模样承受压力进行决定。为了提升模样耐磨性，可以于树脂模样表层喷涂特氟隆塑料以及铝合金。

精密铸造熔模快速成型，而快速成型技术制成各种原型都可以充当熔模铸造熔失模。精密铸造熔模快速成型技术主要是直接进行制模铸造，其能够借助电子模型合理制作固体三维陶瓷模壳。而此次工艺和熔模铸造制壳工艺之间存在本质差异。其主要借助计算机等辅助设备，综合各种数据信息自动化制造陶瓷壳，在制作过程中无需使用各种压型和模具，使整个熔模铸造过程有效节省了涂挂涂料以及蜡模等工序，有效减少了熔模铸造生产周期。无需考虑蜡模变形等各种因素影响。所以不但能够有效制作净形零件，同时还可以制造中空零件。而选择此方法进行生产，工厂在接收订单后，能够快速在一周内及时生产出高精度铸件。精密铸造以及熔模成型方面，快速成型技术在实践应用中的具体原型都可以借助熔模铸造。陶瓷壳法主要是直接制造模型，借助电力模型构成三位陶瓷模壳固体，和熔模铸造相比，此技术能够借助计算机所采集各种参数实施自主制造，构建陶瓷壳，无需压型和模具。通过熔模铸造可以进一步去除拉模以及制压型等环节去除，减少多余施工步骤。

实型铸造消失模快速成型，立体印刷、融积成型、叠层实体制造等形成的热塑性材料和树脂材料原型都能够选择实型铸造工艺直接进行铸造生产。随后在放满干砂箱体内放置涂抹耐火材料的模样，抽空箱内空气，紧实砂型。把熔化后金属液经过特殊浇冒口系统融入砂型，烧毁模样，取代位置制成金属零件。但因为烧毁模样过程中，留下大量残留灰分，所以会影响零件表层质量。通过激光烧结研制聚苯乙烯，烧结过程强度高、灰分少、温度低、燃烧快。通过烧结形成的聚苯乙烯可以充当实型铸造消失模。

3. 二次转制法

二次转制法即借助快速成型技术等提供的原型充当母模，可以对聚氨酯、环氧树脂、硅橡胶和蜡等软材料进行浇筑，创建软模具，并通过熔模铸造以及软模具、石膏型铸造、陶瓷型铸造、涂料转移法、精密铸造等多样铸造工艺互相融合，合理制造各种金属零件。因为原型转变成金属零件需要通过二次工艺或多次工艺转化，所以也将其称为二次转制法。此类工艺方法普遍适用于制造批量零件。而此次技术核心便是原型翻制软模具尺寸精度以及表面粗糙度的保障同时还有模具定位工作。随着机械产品要求生产周期逐渐缩短，需要快速成型技术积极迎合新时期发展要求不断创新^[2]。

结语：综上所述，快速成型技术广泛应用于生产制造领域当中，并得到了广泛重视，相关工艺技术较为灵活，可以对各种结构较为复杂且尺寸较大的零部件进行合理生产。随着快速成型技术的越加完善，其能够进一步激发铸造生产企业的发展潜力，优化整体生产质量，提高生产效率，提高社会效益和经济效益。

参考文献：

[1]王志强.新时期快速成型技术的研究及其在自动化铸造的运用[J].当代化工研究,2019(11):55-56.

[2]张益博,李越超.快速成型制造技术在现代机械制造业中的应用研究[J].内燃机与配件,2019(08):106-107.