面對激烈的市場競爭,新產(chǎn)品的研發(fā)和上市速度快以及制造技術(shù)的柔性手段,已經(jīng)成為眾多企業(yè)的核心競爭力。鑄造技術(shù)由于具有鑄型材料的來源廣泛、生產(chǎn)成本低、工藝靈活性好,不受零件尺寸大小、形狀和結(jié)構(gòu)復(fù)雜程度的影響等優(yōu)點, 在機械、動力、汽車等工業(yè)部門中獲得了廣泛的應(yīng)用。尤其是采用熔模鑄造技術(shù),對一些形狀和結(jié)構(gòu)異常復(fù)雜的零件,也可以輕松實現(xiàn)鑄造。但制造蠟質(zhì)可熔模樣的壓型結(jié)構(gòu)復(fù)雜、生產(chǎn)周期長以及蠟質(zhì)模樣的制造工藝過于繁瑣等缺點,極大地影響了鑄件生產(chǎn)的速度。快速成型技術(shù)與熔模鑄造技術(shù)相結(jié)合而產(chǎn)生的快速精密鑄造技術(shù),省去了壓型的制造過程,大大地縮短和簡化了從產(chǎn)品設(shè)計到零件鑄造成型的周期,真正地實現(xiàn)了產(chǎn)品的快速精密鑄造,成為鑄造業(yè)的一顆新星,擁有良好的發(fā)展前景。
一、快速精密鑄造技術(shù)的工作原理
1、熔模鑄造技術(shù)簡介
熔模鑄造是指采用易熔材料(如蠟料)制造與零件完全相同的可熔模樣,然后在模樣上包覆若干層耐火涂料制成型殼,熔去模樣、再經(jīng)高溫焙燒干燥后澆注鑄件的鑄造方法。熔模鑄造的具體工藝流程大致如下:根據(jù)母模,制造壓型→制造蠟?zāi):拖災(zāi)=M→蠟?zāi)=M結(jié)殼和脫蠟→型殼干燥→澆注合金成型。
熔模鑄造在造型時,沒有起模的步驟,因此特別適合于生產(chǎn)形狀復(fù)雜的小型零件,鑄件的尺寸精度和表面質(zhì)量都非常高,屬于精密鑄造的范疇。但蠟?zāi)盒偷闹圃爝^程比較復(fù)雜,周期長,對形狀特別復(fù)雜的零件蠟?zāi)#€要采用分塊制造、拼裝焊接的方法才能完成,這些缺點在一定程度上限制了熔模鑄造的應(yīng)用。
2、快速成型技術(shù)簡介
快速成型技術(shù)(RP技術(shù))是20世紀(jì)80年代末出現(xiàn)的一項先進(jìn)制造技術(shù),是制造技術(shù)領(lǐng)域的一次重大突破,目前比較成熟的RP技術(shù)主要有SLA、SLS、LOM和FDM4種形式。以SLA為例,其基本原理是分層/堆積成型,即首先對產(chǎn)品的三維模型進(jìn)行分層切片,得到各個截面的二維輪廓數(shù)據(jù);然后,激光束在計算機控制下,按照各個截面的二維輪廓數(shù)據(jù)信息,有選擇性地固化一層層液態(tài)樹脂(燒結(jié)一層層粉末材料或切割一層層的紙等),形成各個截面薄片并逐步疊加,最終形成三維產(chǎn)品。
由于快速成型技術(shù)“添加成型”的加工原理,使其在制作零件時絲毫不受零件結(jié)構(gòu)復(fù)雜性的影響,可以直接制造出任意復(fù)雜形狀的零件。
3、快速精密鑄造技術(shù)的工作原理
鑄造技術(shù)與快速成型技術(shù)相結(jié)合,可以揚長避短,使二者的優(yōu)點均得到最充分的發(fā)揮:熔模鑄造可以鑄造成型任何一種金屬,且不受零件形狀、大小的限制,但從設(shè)計到做模樣、模型到鑄造的周期較長;而快速成型技術(shù)制造速度快、可以直接制造任意復(fù)雜的零件。二者的結(jié)合將使從設(shè)計、修改、再設(shè)計,直至制模的過程大大簡化和縮短。
熔模鑄造技術(shù)與快速成型技術(shù)相結(jié)合形成快速精密鑄造技術(shù)。其工作原理是:利用快速成型技術(shù)制得的原型(如SLA法的光固化樹脂原型)代替熔模鑄造中的蠟?zāi)#谄渖贤繏炷突鹦蜌ぃ邷乇簾箻渲腿紵コ纬设T型型腔澆注熔融金屬成型。
二、快速精密鑄造技術(shù)的特點及應(yīng)用
由于快速精密鑄造技術(shù)直接采用快速成型技術(shù)制作可熔模型, 減少了制造壓型和由壓型制作可熔模型(對復(fù)雜結(jié)構(gòu)的可熔模型往往需要焊接拼裝)的2個過程,大大地縮短了生產(chǎn)周期(只需幾小時);同時,極大地降低了生產(chǎn)成本(省去了壓型的制造費用),這在新產(chǎn)品的快速試制與修改定型、小批量、多品種精密鑄件的生產(chǎn)等方面具有很強的現(xiàn)實意義;特別在進(jìn)行具有自由曲面的復(fù)雜結(jié)構(gòu)的中小型鑄件生產(chǎn)方面更具有無可比擬的優(yōu)勢。
三、結(jié)語
隨著制造業(yè)競爭的日趨激烈,要求企業(yè)在提高產(chǎn)品質(zhì)量的同時,盡一切可能提高生產(chǎn)率、降低生產(chǎn)成本、縮短產(chǎn)品的加工周期。快速精密鑄造技術(shù)因其獨特的技術(shù)特點,在實現(xiàn)上述目標(biāo)上具有明顯的技術(shù)優(yōu)勢。科學(xué)技術(shù)的日益發(fā)展為快速精密鑄造技術(shù)的實現(xiàn)和推廣應(yīng)用創(chuàng)造了很好的技術(shù)條件,快速精密鑄造技術(shù)將會發(fā)揮越來越重要的作用。
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