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砂型铸造用尼龙芯盒激光快速成型技术研究

作　者: 崔意娟
导　师: 白培康
学　校: 中北大学
专　业: 材料加工工程
关键词: 快速成型 选择性激光烧结 芯盒 尼龙粉 浸树脂后处理
分类号: TF124.3
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要


快速成型（RP）技术是近年来倍受学术界和制造业关注的一种先进成型技术,快速成形技术作为诞生仅十余年,已成功地实现了快速原型制造,目前正向决速模具制造方向迅速发展。目前世界上应用最广的RP成型方法之一是选择性激光烧结（SLS）。尼龙粉末的选择性激光烧结技术是目前世界上研究的热点,制造出来的原型件强度高,韧性及耐疲劳性好,适合多方面的功能测试。本文主要研究内容和结果如下:研究了尼龙粉末激光烧结工艺参数的优化,以影响制件烧结密度和尺寸精度为测量指标,采用正交实验的方法,对尼龙粉末进行大量的烧结工艺试验,利用方差分析法,获得了尼龙材料激光烧结的最佳工艺参数组合以及各工艺参数的影响规律。得到了激光烧结尼龙粉末的最优工艺参数为激光功率10W,预热温度90℃,扫描速度2000mm·s-1,铺粉厚度0.15mm。并用最优参数烧结了尼龙芯盒。比较全面的分析了影响制件精度的主要因素,重点探讨了尼龙材料SLS成型的两个难点-收缩和翘曲的产生机制,定性分析了成型收缩的组成、计算以及收缩与烧结工艺的关系,阐述了翘曲变形的根本原因、发展趋势,并提出了改善的措施。对尼龙试样进行了浸树脂后处理配比试验,对处理后的试样进行力学性能测试对比。实验证明,经过后处理的烧结件的精度和机械性能得到了明显的改善,且确定了树脂的最佳配比。通过对烧结断面进行电镜扫描,从微观上分析了后处理前后制件的组织变化,发现后处理完的制件内部孔隙数量少、尺寸小,制件致密。并对尼龙芯盒进行了浸树脂后处理,经过外观检测、尺寸测量,结果显示满足技术要求。最后选用树脂砂作为砂芯用砂,用尼龙芯盒成功制得了砂芯,其尺寸精度、表面精度均达到了使用要求。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-9
1 绪论  9-19
  1.1 论文研究背景  9-16
    1.1.1 快速成型技术的发展状况  9-11
    1.1.2 选择性激光烧结技术的原理及特点  11-12
    1.1.3 模具制造业现状  12-14
    1.1.4 尼龙粉末SLS技术的研究现状  14-16
  1.2 本文研究的内容、目的及意义  16-19
    1.2.1 研究的内容  16-17
    1.2.2 研究的目的及意义  17-19
2 选择性激光烧结尼龙粉末工艺实验研究  19-35
  2.1 实验用尼龙材料  20-21
  2.2 实验设备  21
  2.3 实验工艺参数的确定  21-25
    2.3.1 预热温度的确定  22-23
    2.3.2 烧结间距的确定  23
    2.3.3 烧结厚度的确定  23-24
    2.3.4 激光功率和扫描速度的确定  24-25
  2.4 工艺参数优化选择  25-26
  2.5 烧结工艺参数正交实验  26-32
    2.5.1 正交实验方案设计  26-27
    2.5.2 正交实验因素  27-32
  2.6 芯盒  32-34
    2.6.1 芯盒的SLS烧结  32-34
  2.7 本章小结  34-35
3 制件精度研究  35-46
  3.1 影响制件尺寸精度因素分析  35
  3.2 提高制件精度的改进措施  35-36
  3.3 尼龙材料SLS成型精度难点分析  36-45
    3.3.1 成型收缩  36-41
    3.3.2 翘曲变形  41-45
  3.4 本章小结  45-46
4 原型件浸树脂后处理工艺研究  46-61
  4.1 原型件后处理目的  46-47
  4.2 后处理工艺路线  47
  4.3 后处理材料的选择  47-50
    4.3.1 环氧树脂的选择  47-48
    4.3.2 固化剂的选择  48-50
    4.3.3 稀释剂的选择  50
  4.4 树脂渗剂配比实验  50-51
    4.4.1 主要原材料  50
    4.4.2 主要仪器、设备  50-51
    4.4.3 树脂浸渗剂配置  51
    4.4.4 试样制备  51
    4.4.5 试样的树脂浸渗  51
  4.5 试样力学性能对比与微观结构分析  51-58
    4.5.1 试样力学性能对比测试  51-56
    4.5.2 试样微观结构分析  56-58
  4.6 芯盒的后处理  58
  4.7 芯盒的性能检测  58-59
    4.7.1 芯盒技术要求  58-59
    4.7.2 芯盒检测  59
  4.8 本章小结  59-61
5 尼龙芯盒砂型造芯应用  61-64
  5.1 砂芯用砂  61-62
  5.2 砂芯的制作  62-63
    5.2.1 砂芯混砂工艺  62-63
    5.2.2 砂型铸造造芯  63
  5.3 本章小结  63-64
6 结论  64-66
参考文献  66-69
致谢  69-70
攻读硕士期间发表的论文  70

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中图分类: > 工业技术 > 冶金工业 > 冶金技术 > 粉末冶金（金属陶瓷工艺） > 粉末成型、烧结及后处理 > 成型工艺
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