《覆膜砂选择性激光烧结材料及成形工艺的研究》由会员分享，可在线阅读，更多相关《覆膜砂选择性激光烧结材料及成形工艺的研究（52页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、 III摘 要 用选择性激光烧结成形的覆膜砂芯经后固化后可直接进行浇铸，比传统的工艺节省时间和能源。前人对覆膜砂选择性激光烧结的工艺参数及固化机理做过一些基础研究，但是对覆膜砂的后固化及快速铸造工艺研究比较少。因此本文将对此展开研究。 用不同树脂含量和不同粒度的覆膜砂作为研究对象。选用其中一种覆膜砂做烧结试验，并测定其抗弯强度，确定烧结工艺参数。在快速成形机上烧制几种不同树脂含量覆膜砂的测试件，然后在烘箱中固化到不同温度。测试这些测试件的抗弯强度和抗拉强度，确定覆膜砂的种类和后固化的温度。将选择性激光烧结与铸造相结合制作金属零件叶轮，先烧制叶轮的砂芯，然后浇铸即可得到金属零件。分析砂芯的烧结精
2、度，铸件的从砂芯到铸件的精度和从设计尺寸到铸件的精度。 通过测试烧结件的抗弯强度以及经过后固化后的烧结件的抗弯强度确定烧结工艺参数和后固化工艺参数，烧结工艺参数为铺粉厚度 0.3mm，预热温度 90，扫描速度 2000mm/s，激光功率 35W，扫描间距 0.1mm，后固化温度 170，经后固化后强度提高 10 倍左右。分析各种覆膜砂在不同温度下力学性能的变化情况，确定覆膜砂的种类，树脂含量为 3.5，粒度为 100/50 目的球形砂综合性能较好。测量叶轮砂芯尺寸，测得烧结精度为0.901，测量铸件的尺寸，分析浇铸精度和从设计尺寸到铸件的精度，分别为 0.543%和 1.406%，铸件的公差等
3、级为 CT9。 由试验结果可以得出，通过后固化可提高砂芯的强度，且砂芯可用于浇铸并铸出零件，因此本文提出的方法是切实可行的。 关键词：选择性激光烧结 覆膜砂 力学性能 后固化 精度 铸造 IVAbstract The SLS resin coated sand cores after post-solidified can be cast directly.This way can save more time and energy.The formers study the fields of post-solidifying of resin coated sand and rapid c
4、ast very little.So these fields will be discussed in my paper. The resin coated sands with different resin content and particle size are selected as study targets.One kind of these resin coated sands is selected to do sintering experiments.The bend strength is test.The sintering parameters are confi
5、rmed. The samples of different kind of resin coated sand with different resin content are made on SLS.Then they are post-solidified in different temperature.The bend strength and tensil strength of these samples is test.The kind of resin coated sand and the post-solidifying temperature is confirmed
6、by analyzing the bend strength and tensil strength.The metal parts are made by way of integrating the SLS and cast.Sand cores are sintered.The metal parts are cast.Then the sintering precision is discussed.The precision between the parts and sand cores and the precision between the design and metal
7、parts is also discussed. The sintering parameters and post-solidifying parameters are confirmed by testing the samples strength.Sintered thickness is 0.3mm.Preheat temperature is 90.Scan speed is 2000m/s.Laser power is 35W.Scan space is 0.1mm .Post-solidifying temperature is 170.The strength is incr
8、eased by 10 times after post-solidifying.The type of resin coated sand is confirmed by analyzing the air releasing amount and the different mechanical performance of resin coated sand in different temperature.When the content of resin is 3.5% and the particle size is 100/50,the integration property
9、of the sand is excellent.The sand cores of the wheel are measured and the sinter precision is 0.901%.Cast parts are also messured.The precision between sand cores and cast parts is 0.543%.The precision between design and cast parts is 1.406%.The tolerance rank of cast parts is CT9. VAccording to the
10、 experiment,we can get that the strength of the sand cores can be increased after post-solidified and the sand cores can be cast.So the way pointed out in my paper is practicable. Keywords： Selective laser sintering(SLS) Resin coated sand Mechanical performance Post-solidify Precision Cast II独创性声明 本
11、人声明所呈交的学位论文是我个人在导师的指导下进行的研究工作及取得的研究成果。近我所知，除文中已标明引用的内容外，本论文不包含任何其他人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 学位论文作者签名： 日期： 年 月 日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权华中科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本
12、学位论文。 保密，在_年解密后适用本授权数。 本论文属于 不保密。 （请在以上方框内打“” ） 学位论文作者签名： 指导教师签名： 日期： 年 月 日 日期： 年 月 日 11 绪论 1.1 选择性激光烧结的研究现状 1.1.1 国外选择性激光烧结成形技术的研究现状 选择性激光烧结SLS （Selective laser sintering） 技术1989年由美国The University of Texasat Austin发明，CRD ekard申请专利，由DTM公司首先推向市场。SLS因为具有成形速度快、精度高、材料选择范围广、可适用于多种用途的优点而得以迅速发展。目前全世界SLS成形机
13、的销售量己达快速成形机总销量的20%左右。美国DTM公司在SLS技术的商业化开发方面最为成功，现己研制出第三代产品Slnterstation2000型，该系统能烧结蜡、聚碳酸脂(PC)、尼龙、金属等多种材料。国外很多高校和科研机构正在进行该项技术的研究， 如美国的Austin大学、 DTM公司、比利时的Katholieke大学等。Austin大学在该研究领域处于国际领先水平，国外对SLS技术的研究主要集中在以下几个方面1,2： (1) 成形材料及其成形质量的关系 材料范围广是SLS技术的一大特点3，任何受热条件下能够烧结的粉末都有被用作SLS原材料的可能性。国外已研制成功并投入应用的成形材料有
14、蜡、尼龙及塑料(PC，PVC，ABS)等。 国外对成形粉末材料的性能、配比及其成形质量的关系也进行大量的研究。研究结果表明：粉末材料的物理性能参数如比热、热导率、粘性系数、对激光的吸收率及粉末配比、颗粒尺寸及颗粒尺寸分布都直接影响零件的成形质量(成形强度、密度及精度等)及制作时间，而烧结层的最小层厚一般由粉末颗粒尺寸来决定。可见，成形材料种类及其配置工艺对成形质量有着十分重要的影响作用。 (2) 工艺参数对成形质量的影响关系 工艺参数与成形质量之间的关系是SLS技术的研究热点， 国外对此进行了大量的研究。SLS工艺参数主要包括铺粉厚度、预热温度、光斑直径、扫描速度、扫描方向2等。对于后处理的过
15、程，工艺参数还包括后处理的温度和时间，而成形质量主要由零件的强度、密度、精度(体积收缩率表示)来衡量 (3) 后处理工艺过程 国外 对 S LS后处理工艺研究较多，有关资料的研究结果表明，目前主要的后处理方法主要有以下四种： 热等静压(HIP)法； 液相烧结(LPS)； 高温烧结法及熔浸法。SLS烧结完后之所以要进行后处理， 主要是因为烧结成形件中孔隙较多， 相对密度低，其机械性能和热力学性能需要通过后处理进一步提高。 1.1.2 国内选择性激光烧结成形技术的研究现状 我国从1994年开始对选择性激光烧结技术进行研究4-6，很快在全国范围内形成了研究队伍，北京隆源自动成形系统有限公司于1995
16、年初研制成功第一台国产激光烧结快速成形机AM，并且具备了PS粉末的商业化生产能力；南京航空航天大学特种加工研究室也正在开展SLS技术的基础研究，目前已经完成了单层烧结实验，在粉末配比及激光参数选择方面均取得了较好的结果，但离应用尚有较大距离；华北工学院7研制开发了变长线激光烧结成形设备，与目前国内外点扫描SLS相比，它具有成形尺寸大、成形效率高等优势，并对铸造实用性强的精铸蜡粉等材料进行了深入的研究。但总体来看，国内对SLS的基础技术研究，特别是成形粉末及成形原理、成形工艺研究十分缺乏，与国外相比有较大差距。 1.2 覆膜砂选择性激光烧结国内外研究现状 1.2.1 国外研究现状 2000 年 G.Casalino 等研究了激光能量、扫描速度、扫描间距对层间粘结、表面质量和之间的精度的影响8。 2001 年 G.Casalin 等对选择性烧结覆膜砂的烧结参数作了研究，2560W 能够进行覆膜砂的烧结，扫描速度不能太低，以免树脂分解，
