收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

选区激光烧结用覆膜砂的制备及其成形工艺研究

梁培  
【摘要】:采用选区激光烧结技术可实现复杂砂型(芯)的整体、快速及精确化制备,为各类大型复杂薄壁铸件的整体精密铸造提供一个极好的技术途径,对于提升航空、航天及汽车工业等领域关键零件的快速响应,制造能力和制造水平有着重要作用。目前所制备的覆膜砂材料激光烧结成形性能还不尽理想,主要表现在覆膜砂中酚醛树脂含量过多、激光烧结件的初强度偏低,特别是细小结构的激光烧结成形仍十分困难,在发气量和综合力学性能方面难以达到实际工业使用要求。 本文选用角形系数≤1.1的宝珠砂作为激光烧结用原砂,设计并利用热法覆膜工艺配制了不同粒度组成的覆膜砂材料,进行了覆膜砂的激光烧结成形工艺实验,着重研究了颗粒特性和烧结工艺参数对其激光烧结成形的影响规律,并进一步探讨了在相同和不同的激光能量密度条件下的覆膜砂激光烧结规律。主要研究内容和结论如下: 采用球形宝珠砂作为激光烧结用原砂,其流动性好,有利于减少树脂添加量,激光烧结铺粉更平整和均匀;调整覆膜砂粒度级配,能改善激光烧结的铺粉密度,随着覆膜砂的粒度减小,其激光烧结的铺粉密度也减小,平均粒径为0.053~0.150mm范围内的相邻五筛砂相比三筛砂的铺粉密度提高了21.3%。 设计并配制了系列的覆膜宝珠砂材料,通过热法覆膜工艺正交试验得到了激光烧结用覆膜砂最优的包覆工艺参数为:树脂加入时原砂的温度为120℃和混碾时间80s,加固化剂时混合料的温度95℃和混碾时间60s。对制备的覆膜砂表面形貌分析表明,酚醛树脂均匀的覆膜在宝珠砂表面,差热分析(DTA)表明覆膜宝珠砂的固化温度为150~160℃,有机物分解温度为250℃。 系统研究了激光烧结工艺参数和铺粉参数对成形精度和成形性能的影响规律,得到了高性能覆膜砂型(芯)激光快速成形的关键工艺条件。激光功率和扫描速度的匹配值直接影响了覆膜砂的激光烧结成形质量,扫描间距的最佳值为0.15~0.20mm,铺粉层厚的合理范围为0.15~0.25mm。 颗粒特性对激光烧结成形精度和力学性能的影响研究发现,覆膜砂的粒度及其级配对覆膜砂型(芯)的激光烧结成形有着明显的影响。随着粒度减小,激光烧结件的强度逐渐降低;采用平均粒径小于0.105mm的相邻五筛砂能有效保证烧结件的成形精度。 提出通过能量密度整体调控覆膜砂的激光快速成形过程,为改善表面质量和控制成形机理、提高烧结强度提供了关键技术措施及理论指导。随着激光能量密度的增大,试样的力学性能逐渐提高,尺寸精度在激光能量密度大于0.032J/mm~2以后出现明显下降,最适宜的激光烧结成形域为0.024~0.032J/mm~2。研究还发现:等激光能量密度的烧结效果存在明显的值域差别,当激光能量密度小于0.024J/mm~2时,试样的烧结性能表现出等效性;当激光能量密度大于0.024J/mm~2时,等激光能量密度条件下随着P和v值的同时增大,试样的强度呈现缓慢增大然后轻微下降趋势。 研究了添加无机粘结剂对覆膜砂激光烧结快速成形力学性能和发气量的影响规律,采用低树脂含量,通过添加无机粘结剂,可提高激光烧结件的初坯强度,而且能大幅降低覆膜砂型(芯)的发气量。在覆膜砂的树脂含量为1.5wt%时,加入3.0wt%无机粘结剂,激光烧结件的初坯强度提高了50%;发气量为10.90g/ml仅提高了10%,在改善覆膜砂的综合质量方面有显著效果,实现了高强度低发气量的复杂形状覆膜砂型(芯)的激光烧结精密成形。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 陈保元,高秀峰,张进,白水江;用水溶性覆膜砂生产铝叶轮[J];铸造;1995年05期
2 ;关于联合召开全国第三届覆膜砂技术交流及贸易洽谈会的预通知[J];铸造设备研究;1996年02期
3 季顺利;您的需要 我的创造——访仁创集团董事长、教授级高工秦升益[J];机械工人.热加工;1999年04期
4 冀运东,罗吉荣,肖泽辉,李末银;轻合金覆膜砂专用酚醛树脂的开发研究[J];特种铸造及有色合金;2005年02期
5 秦升益;新型覆膜砂专用混砂机[J];铸造;1994年03期
6 秦升益;孟庆周;;耐高温壳型(芯)覆膜砂研究成功[J];中国铸造装备与技术;1988年02期
7 游敏,罗吉荣,曹文龙;湿度对壳型覆膜砂热裂倾向的影响[J];铸造技术;1994年05期
8 吴国华,周杰;铸造用冷法覆膜砂新工艺[J];机械工人.热加工;1995年09期
9 喻荣生,张光明;S2125型热覆膜砂成套设备的研制与开发[J];特种铸造及有色合金;1996年05期
10 张才元;对覆膜砂主要原材料性能的研究分析[J];中国铸造装备与技术;1996年05期
11 ;关于联合召开全国第三届覆膜砂技术交流及贸易洽谈会的预通知[J];铸造设备研究;1996年03期
12 赵东方,赵忠泽,庞国星;激光快速成型用覆膜砂工艺性能探讨[J];热加工工艺;2004年08期
13 杨树春,伊凤泉,张宝富,刘树生,闫庆顺;4102柴油机缸体起皮问题研究[J];现代铸铁;2004年03期
14 李岫歧,王忠惠,李世成,张永峰;覆膜砂性能影响因素的探讨[J];铸造;1998年04期
15 张才元,胡世荣,杜祖桓;酚醛树脂的抗氧化、易溃散及防脱壳性能探讨[J];中国铸造装备与技术;2002年02期
16 康玉虎,贾延禄;覆膜砂固化速度的检测[J];热加工工艺;1994年02期
17 戴斌煜;热法覆膜砂用酚醛树脂的流变性研究[J];中国铸造装备与技术;1996年05期
18 蒋海青;覆膜砂在485缸盖水道芯上的应用[J];机械工人.热加工;1996年05期
19 苏兴滨!黑龙江哈尔滨市150066,刘洪德!黑龙江哈尔滨市150066,李洪涛!黑龙江哈尔滨市150066;耐高温覆膜砂在DA462气缸体砂芯生产中的应用[J];中国铸造装备与技术;1999年06期
20 秦升益;覆膜砂及其应用[J];机械工人.热加工;1997年01期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 王丽峰;韩跃;;快速固化节能型覆膜砂的研究[A];2011重庆市铸造年会论文集[C];2011年
2 韩跃;王丽峰;;一种环保低烟气覆膜砂新技术方法[A];2011重庆市铸造年会论文集[C];2011年
3 王丽峰;吴禄海;;一种新型铸造用低氨气环保覆膜砂的应用研究[A];2012(第22届)重庆市铸造年会论文集[C];2012年
4 刘鸿勋;;大林砂的特点及其应用[A];中国铸造行业第五届高层论坛论文集[C];2011年
5 冀运东;李琳;;酚醛树脂粘度特性对覆膜砂性能的影响[A];第八届21省(市、自治区)4市铸造学术年会论文集[C];2006年
6 孙伟民;文华川;;铸铝缸盖防渗漏覆膜砂的开发和应用[A];2011重庆市铸造年会论文集[C];2011年
7 熊鹰;孙伟民;;铸造砂再生技术及应用[A];2009重庆市铸造年会论文集[C];2009年
8 张笑山;;以埋入法代替电热管插入法改进模具的加热方法[A];第十二届全国铸造年会暨2011中国铸造活动周论文集[C];2011年
9 庞争群;高文平;赵学清;吴世云;;采用壳型背丸工艺生产柴油机排气管[A];第九届中国铸造协会年会论文集[C];2010年
10 黄松;曹炜;周云;樊舸;;解决水腔粘砂提高气缸盖内腔清洁度[A];2012(第22届)重庆市铸造年会论文集[C];2012年
中国博士学位论文全文数据库 前3条
1 夏春;壳法用酚醛树脂微波合成的研究[D];华中科技大学;2005年
2 冀运东;轻合金铸造用EPA改性酚醛树脂及应用的研究[D];华中科技大学;2005年
3 杨劲松;塑料功能件与复杂铸件用选择性激光烧结材料的研究[D];华中科技大学;2008年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 曾锋;铸造覆膜砂激光快速成型方法及系统的研究[D];大连理工大学;2006年
2 邵丁伟;缸体、缸盖用覆膜砂性能研究[D];合肥工业大学;2006年
3 杨力;覆膜砂选择性激光烧结材料及成形工艺的研究[D];华中科技大学;2006年
4 赵枢明;新型激光快速成型设备的研制及工艺研究[D];大连理工大学;2012年
5 李杰;数字化无模铸造精密成形机排砂系统研究[D];机械科学研究总院;2013年
6 包坤;双光源激光烧结铺粉系统的改进及成型工艺研究[D];西安科技大学;2013年
7 焦中飞;基于轮廓失效激光快速成型法的螺旋桨数字化铸造技术研究[D];大连理工大学;2011年
8 赵仕明;摩托车发动机缸头铸造品质提升技术研究[D];天津大学;2011年
9 顾兆现;铸件快速复合成形制造工艺研究[D];机械科学研究总院;2012年
10 王健;粘土旧砂完全再生关键设备技术方案的研究[D];山东建筑大学;2013年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 ;乱砂堆中点金矿[N];中国企业报;2001年
2 记者 吴兴安;合肥仁创沙产业园正式投产[N];安徽日报;2008年
3 本报记者 张惠;科技点“沙”成“金”[N];经济日报;2011年
4 本报记者 王玲;仁创科技集团:点沙成金的秘诀[N];经济日报;2010年
5 特约通讯员 卫明珠 通讯员 李辉;引进新技术 扩建生产线[N];运城日报;2009年
6 本报记者 李博 陈弘仁;小沙子,大世界[N];中国经济导报;2010年
7 本报记者 凡子;重庆北碚:构建特色产业经济带[N];中国消费者报;2001年
8 本报记者 杨杨;淘金沙产业:“技术狂人”秦升益另类之道[N];21世纪经济报道;2009年
9 本报记者 阴文娟 贾雪;一马当先促腾飞[N];通辽日报;2009年
10 焦春江 陈维良;小坝子乡让人发愁的沙子派上大用场[N];承德日报;2010年
中国知网广告投放
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978