激光快速成型与传统精密铸造技术的工艺组合应用(下)

HEATS

　　3.2.2盒子

8 A6 K/ l4 d& l6 ~2 ]8 O

　　盒子示意图如图6。该零件最小壁厚2mm，最大轮廓尺寸大于400mm。考虑到薄壁大平面易变形问题，采用了加筋工艺，同时零件尺寸超出了设备成型缸的尺寸，只有采取分块烧结最后组合的工艺方案。为了最大可能地保证蜡模尺寸精度，采用了以下方案。

/ \9 X/ t2 t/ R

　　图6盒子示意图

0 {& c% p; P, }0 t7 U }* {1 _3 B 5 N" L' r+ K6 \! u: `- }

　　如图7所示，切除该零件四个耳片，保证其主要结构尺寸，切除后零件尺寸满足设备生产要求。然后设定切层厚度0.15mm，激光功率25W，粉末表面加热温度95℃。从激光烧结的角度来说，选区烧结激光束按X、Y方向交替扫描，旋转45°后同样能量的激光通过扫描器后烧结的长度变短，作用于单位面积上能量提高，有利于提高烧结原型强度。

! a2 U2 K: @" i: i, z 5 `7 k4 j. W" `' T$ Q, F( [3 Q) h! V

　　图7工艺图

, @ w* c; B$ r. s! E9 A 7 s6 _) r" @/ D) o0 L5 @5 d5 @! Z

　　3.2.3多通零件

/ o( d: {$ V: ^& o- P- K( A % d: S; u- [3 {4 c+ j

　　多通零件示意图如图8。该零件两个发兰角度要求很高，通过加筋不能防止变形，最后采用反变形法，将两发兰的角度人为增加，蜡模加工完后，测量角度刚好在公差范围内，同时在悬空的发兰和弯管处加支撑薄片，防止变形。

5 D' |! u( [% D# j& l

　　图8多通零件示意图

8 t- g- s! ~' r4 g2 Y- C4 S/ N ) |; L+ M9 v G, b% V

　　以上是几种典型的变形现象，加以归纳总结，我们可以将其运用于其它零件，减少失误，增大模型烧结的一次成功率。

0 G* g# F8 W+ @% W4 ^* j

　　3.3蜡模表面质量控制

　　快速成型机制出蜡模原型后，首先要把附在原型上未烧结的粉末清理干净，然后浸蜡，把蜡模原型放入65～70℃的蜡液中，浸透，待无气泡溢出后，再把蜡模取出，静置，使多余蜡析出。待蜡模冷却至室温，再进行精整处理后就能得到表面光滑的蜡模。

$ s6 e+ |9 x( n) l4 F

　　4快速成型蜡模与精铸工艺结合

& [8 C* l7 Y% n3 }& _( ^5 i: N+ s! V: J ; B* G7 ]9 }/ a/ v+ i

　　对精铸工艺而言，蜡模用于后续工序的有蜡模组合、涂料、脱蜡。激光快速成型蜡模要满足精铸工艺生产，就必须在以上三方面达到其使用要求。

9 U. |* T0 u& v+ u2 J8 N 4 v4 M. {( R5 N( P% F/ C# b# L

　　4.1模组组合

# N5 B% L& ?+ _* E0 z+ p/ F ; X: x; j7 T: W# ^7 D

　　激光成型蜡模制好后，需要按工艺要求进行浇冒口组合。根据我们的试验，使用车间现有的中温蜡料即可对激光成型蜡模进行修补、组合、粘接，两者的粘合强度足以满足制壳的强度需求。因此，根据成本、机加、生产周期考虑，浇冒口一般选用车间现有浇注系统。由于浇冒口形状简单，即使车间浇注系统不合适，加工其压型也很方便、快捷。

　　4.2模组涂料制壳

　　经过试验，快速成型蜡模的涂挂性很好，完全可以利用原有工艺进行涂料配制，模组涂挂制壳，面层硅溶胶＋锆英粉涂料，加强层硅酸乙酯＋煤矸石涂料。

　　4.3脱蜡

+ I9 a \) O8 z3 W 7 p5 H9 t; p$ k7 [

　　由于快速成型蜡模的熔化温度高，不能使用蒸气脱蜡工艺，为此设计了专用工艺，首先利用车间现有的坭芯烘烤炉脱去模组中的中温蜡料制作的浇冒口，然后将模壳装入一自制的简易工装，放入井式电阻炉，在开放的环境中对其进行烘烤，脱掉快速成型蜡模。通过脱蜡后的目视检查，同时参考浇注后的铸件表面质量，发现脱模(烘烤)后快速成型蜡模基本能够挥发干净，其残留物对最终铸件没有影响。

5 W# V+ s2 `: B/ D K7 Y4 D % T8 R" R$ P9 \) Z5 D

　　4.4模壳焙烧、浇注、铸件清理

) @+ o) D/ U7 ~6 l: z1 J 5 e/ S6 y1 ~2 {& N" `, Y3 e

　　模壳焙烧、浇注、铸件清理和原精铸工序相同。

0 F$ _& V, _6 v0 z$ s

　　5结束语

& A% ^9 g" G- J8 v! m5 A% ^

　　通过开展激光快速成型技术研究，对一些任务紧、时间急的单件小批量熔模精密铸件的生产，能比传统的精密铸件生产周期减少60%，大大节省成本。目前已成功运用于多种型号航天产品中。

! B0 L, \ A4 V" f

　　快速自动成型技术与铸造车间现有的精密铸造工艺相结合，使铸造车间自己有能力快速生产各类大尺寸、结构复杂熔模精密铸件所用蜡模，减少大量外协费用，同时对于单件、小批量熔模精密铸件的生产可以不用模具，从而节省大量模具加工费用，大大缩短生产周期，为新产品研制和开发获得了大量宝贵时间，降低了生产成本，而且也使铸造车间精密铸造水平有所提高，为确保后续型号产品中精密铸件生产任务的顺利完成打下良好的基础。

) ]8 y/ X7 i* P+ j% u4 y 0 w9 q! k: w9 o3 R& o