基于SLS原型的石膏型熔模精密铸造在零部件开发中的应用
石膏在铸造及模具方面的应用
石膏在铸造及模具方面的应用发布时间：2022-10-26T08:14:06.097Z 来源：《科技新时代》2022年11期作者：夏士强王雄文，王臻，时光，钱寅通，郑宇[导读] 50年代，美国、苏联等国对石膏铸造技术进行了系统研究夏士强王雄文，王臻，时光，钱寅通，郑宇中车大连机车车辆有限公司铸锻分公司摘要：50年代，美国、苏联等国对石膏铸造技术进行了系统研究，80年代以来，随着塑料和电子工业的发展，这项技术发展迅速，广泛用于塑料模具和铝、锌和铜合金精密铸件的生产。
但是石膏的导热性差，脆性大，透气性差，难以铸造复杂的模具，基本可以选择低压和真空铸造成功，充分利用负压浇注、硅橡胶成型、顺序凝固等新技术制造高品质铸造模具。
本文分析了石膏的性质，以及介绍了石膏的铸造工艺，并简要阐述了石膏在吸塑模具、发泡胶模具等模具制造中的应用，希望对相关行业有所帮助。
关键词：石膏；铸造；模具；应用石膏在建筑材料中的广泛应用虽然众所周知，但其工业应用普遍了解较少，广泛应用于需要高性能工业模型的海外行业，在石膏精密原型、石膏精密铸造等方面也广泛应用。
本文重点介绍了石膏精密铸造中的应用，以及石膏在吸塑模具、发泡胶模具等模具制造频域中的应用。
一、石膏性质以二水石膏为原料一般是石膏胶凝材料，在一定条件下经热处理而得。
β-半水石膏可在110-170℃干燥空气中脱水制得，α-半水石膏可在饱和蒸汽压液态水存在下，采用脱水或生产常压盐水溶液制得。
虽然β-半水石膏和α-半水石膏的微观结构相似，但β-半水合物和α-半水合物的宏观性质却大不相同。
这主要是由于聚集状态、颗粒大小、形状的差异，α-半水石膏内部比表面积小，晶体较为完善，产品强度高，标准稠度耗水量低。
所以，α-半水石膏一般在工业上常用。
但晶形是产品性能的关键，短柱状晶性能最好，所以要尽量控制α-半水石膏的晶形，才能生产出短柱状晶。
众所周知，每个晶面的相对生长速率决定了晶体的形状，因此选择理想的短柱状晶形变是一个重要的研究课题。
石膏型熔模精密铸造工艺历史
石膏型熔模精密铸造工艺历史石膏型熔模精密铸造工艺历史石膏型熔模精密铸造工艺是一种传统的铸造工艺，已经有几千年的历史。
在古代，人们就开始使用这种工艺制造各种金属制品，如青铜器、铁器等。
随着科技的不断进步，这种工艺也得到了不断的完善和发展。
一、石膏型熔模精密铸造的基本原理石膏型熔模精密铸造是一种通过将金属液态化后倒入预先制作好的模具中进行成型的方法。
其基本原理是：将金属加热至液态状态后，倒入预先制作好的模具中；待金属冷却凝固后，取出成品。
二、石膏型熔模精密铸造的步骤1. 制作原型：首先需要根据设计图纸或样品制作出产品原型。
可以采用手工雕刻、数控机床等方式进行。
2. 制作石膏模：将原型放置于容器中，并用混合物浇注其周围。
混合物通常由水泥、沙子、石膏等材料组成。
待混合物干燥后，将容器倒置并轻敲，使原型脱离模具。
3. 烘干石膏模：将制作好的石膏模放入烤箱中进行加热，以去除其中的水分。
一般需要在200℃左右加热2-3小时。
4. 浇注金属：将金属加热至液态状态后，倒入预先制作好的模具中。
注意要控制好浇注时的温度和速度，以保证成品质量。
5. 取出成品：待金属冷却凝固后，取出成品，并进行后续的加工和处理。
三、石膏型熔模精密铸造的优点1. 精密度高：由于使用了精密的模具，在铸造过程中可以得到高精度、高质量的成品。
2. 适用范围广：可以用于铸造各种形状、大小不同的零件和产品。
3. 成本低：相比其他铸造工艺，该工艺所需材料和设备较少，也更容易操作。
4. 生产效率高：一旦制作好了模具，就可以进行大批量生产，并且生产速度较快。
四、石膏型熔模精密铸造的应用领域石膏型熔模精密铸造工艺广泛应用于各种制造业领域，如航空航天、汽车、电子、医疗器械等。
其中，最常见的应用是在珠宝和首饰制造中。
由于该工艺可以制作出高精度、高质量的成品，因此很受珠宝和首饰行业的青睐。
总之，石膏型熔模精密铸造工艺是一种传统而又实用的铸造方法。
在现代制造业中，它仍然具有重要的地位，并且得到不断地发展和完善。
五种常见的铸造工艺及其在铸造行业中的应用案例
五种常见的铸造工艺及其在铸造行业中的应用案例铸造工艺是一种常见的制造工艺，用于生产各种金属制品和零部件。
本文将介绍五种常见的铸造工艺，并通过应用案例来展示它们在铸造行业中的实际运用。
一、砂型铸造工艺砂型铸造是最常见和传统的铸造工艺之一。
它使用砂型作为铸型材料，将液态金属倒入模具中，待金属凝固后，砂型被破碎以得到铸件。
这种工艺广泛应用于生产大型铸件，如发动机缸盖和机床床身等。
案例一：汽车制造业中的缸体铸造在汽车制造业中，发动机的缸体通常是用砂型铸造工艺生产的。
砂型可以灵活地制作出各种复杂形状和内腔结构，满足汽车发动机缸体的要求。
二、金属型铸造工艺金属型铸造是一种使用金属模具的铸造工艺。
金属模具可以重复使用，提高了生产效率和产品质量。
这种工艺适用于生产高精度和大批量的铸件。
案例二：飞机引擎叶片的制造飞机引擎叶片是需要具备高精度和高强度的金属部件。
金属型铸造工艺可以制造出符合要求的叶片，有助于提高飞机引擎的性能。
三、压铸工艺压铸是一种将液态金属注入高压模具中，通过施加压力使金属充填模腔的铸造工艺。
压铸可用于生产精密度高、尺寸复杂的铸件。
案例三：手机外壳的生产手机外壳通常由铝合金或镁合金制成，具有精密的尺寸和复杂的结构。
压铸工艺能够满足手机外壳的质量和生产效率要求。
四、连续铸造工艺连续铸造是一种将液态金属连续倒入模具中，通过连续冷却和切割得到连续条状铸坯的工艺。
它适用于生产长条状铸件，如铁路轨道和钢板等。
案例四：钢铁工业中的连铸连铸广泛应用于钢铁工业，以生产各种规格和长度的钢坯。
通过连续铸造工艺，可以提高钢坯的质量和生产效率。
五、精密铸造工艺精密铸造是一种生产高精度和复杂形状铸件的工艺。
它通常结合了其他铸造工艺，如石膏型铸造和失蜡铸造等。
案例五：航空航天领域中的精密铸造在航空航天领域，精密铸造被广泛应用于生产航空发动机的复杂部件，如叶轮、涡轮等。
精密铸造工艺的使用可以确保零部件的高精度和性能要求。
总结：通过对五种常见铸造工艺的介绍和应用案例的展示，可以看出在铸造行业中这些工艺的重要性和广泛运用。
铝合金石膏型熔模铸造工艺
铝合金石膏型熔模铸造工艺铝合金石膏型熔模铸造工艺是一种常见的金属铸造方法，它结合了石膏型和熔模铸造的优点，可以制造出精度高、表面光洁度好的铝合金零件。
在这种工艺中，首先需要根据所需零件的设计要求制作石膏型。
石膏型是通过将石膏粉末与适量的水混合而成的浆糊，然后倒入模具中，等待其凝固成型。
石膏型的制作需要一定的技术和经验，以确保最终铸件的质量。
当石膏型凝固完成后，需要进行烘干和煅烧处理，以提高其耐火性和强度。
这一步骤的目的是为了确保石膏型在后续的铸造过程中不会破裂或变形。
在石膏型准备好后，需要将铝合金熔化并倒入石膏型中。
熔化铝合金的温度通常在600°C到800°C之间，这样可以保证铝合金充分液化并填充石膏型的空腔。
在倒铸过程中，需要控制好铸造温度和速度，以确保铸件的质量。
铝合金倒铸完成后，需要等待其冷却固化。
在冷却过程中，铝合金会逐渐凝固成型，并与石膏型分离。
当铸件完全冷却后，可以将其取出，并进行后续的清理、修整和表面处理。
铝合金石膏型熔模铸造工艺具有一定的优势。
首先，石膏型具有较高的精度和光洁度，可以制造出形状复杂、尺寸精确的铝合金零件。
其次，石膏型可以重复使用，降低生产成本。
此外，由于铝合金的低熔点和良好的流动性，石膏型熔模铸造工艺适用于各种铝合金材料。
然而，铝合金石膏型熔模铸造工艺也存在一些限制。
首先，由于石膏型的制备和处理过程较为复杂，需要一定的时间和技术。
其次，石膏型在高温下容易破裂或变形，需要特殊的处理和保护措施。
此外，由于铝合金的热膨胀系数较大，在铸造过程中需要考虑收缩和变形的问题。
总的来说，铝合金石膏型熔模铸造工艺是一种高精度、高质量的铸造方法。
它不仅可以满足各种复杂零件的制造要求，还能够提高生产效率和降低生产成本。
随着技术的不断进步，铝合金石膏型熔模铸造工艺在各个领域的应用将会越来越广泛。
基于SLS快速原型的快速软模工艺与制造技术开发
陶 瓷 、 属 的 高 性 能 样 品 或 模 具 ， 型 效 率 也 有 明 金 成
显 的提 高 。
软 模 通 常 指 的 是 硅 橡 胶 模 具 ，用 Ｓ Ａ， ＤＭ， Ｌ Ｆ Ｌ ＯＭ 或 Ｓ Ｓ等 技 术 制 作 的 原 型 ， 翻 成 硅 橡 胶 模 Ｌ 再 具 后 ， 模 中灌 注 双 组 分 聚 氨 酯 ， 化 后 即 得 所 需 向 固
间 的 推 移 和 技 术 的 发 展 ， 后 出 现 了纸 、 、 料 、 此 蜡 塑 陶 瓷 复 合 物 和 金 属 复 合 物 等 多 种 成 型 材 料 ， 以及
与 此 相 应 的 一 ４ ， ＯＭ 、 ＤＭ 、 Ｌ 和 Ｔ ｔＬ ｔ Ｆ ＳＳ ＤＰ 快 速 原
型 Ｔ 艺 和 快 速 原 型 机 ， 可 以 得 到 近 似 ＡＢ Ｓ塑 料 、
校 将 Ｐ 技 术 列 入 了 “ １ ” 划 。 国 内投 入 Ｐ 研 Ｒ ２ １规 Ｒ
究 的 单 位 逐 年 增 加 。 Ｐ 市 场 初 步 形 成 。 Ｒ
一
第 一 种 商 品 化 的快 速 原 型 机 问 世 时 ，采 用 的 成 型
材料 为液 态光 敏 聚合 物 ， 对 这 种材 料 ， 层 叠加 针 分
ＲＰ） ８ 自 ０年 代 问 世 以 来 ， 成 型 系 统 ， 料 方 面 在 材 有 了 长 足 的 进 步 ， 同 时 推 动 了 快 速 制 模 （ ａ ｉ Ｐ ｐｄ Ｔ ｏｉｇ 以 下 简 称 Ｐ 和 快 速 制 造 （ ａ ｉ ｎ — ｏｌ ， ｎ Ｔ） Ｐ ｐｄ Ｍａ ｕ
快速成型技术的特点和应用是什么
快速成型技术的特点和应用是什么快速成形制造技术是目前国际上成型工艺中备受关注的焦点。
铸造作为一项传统的工艺，制造成本低、工艺灵活性大，可以获得复杂形状和大型的铸件。
充分发挥两者的特点和优势，可以在新产品试制中取得客观的经济效益。
快速成形制造技术又称为快速原型制造技术(RapidPrototypingManufacturing，简称RPM)，是一项高科技成果。
它包括SLS、SLA、SLM等成型方法,集成了CAD技术、数控技术、激光技术和材料技术等现代科技成果，是先进制造技术的重要组成部分。
与传统制造方法不同，快速成型从零件的CAD几何模型出发，通过软件分层离散和数控成型系统，用激光束或其他方法将材料堆积而形成实体零件，所以又称为材料添加制造法(MaterialAdditiveManufacturing或MaterialIncreaseManufacturing)。
由于它把复杂的三维制造转化为一系列二维制造的叠加，因而可以在不用模具和工具的条件下几乎能够生成任意复杂形状的零部件，极大地提高了生产效率和制造柔性。
与数控加工、铸造、金属冷喷涂、硅胶模等制造手段一起，快速自动成型已成为现代模型、模具和零件制造的强有力手段，是目前适合我国国情的实现金属零件的单件或小批量敏捷制造的有效方法，在航空航天、汽车摩托车、家电等领域得到了广泛应用。
快速成型技术能够快捷地提供精密铸造所需的蜡模或可消失熔模以及用于砂型铸造的木模或砂模，解决了传统铸造中蜡模或木模等制备周期长、投入大和难以制作曲面等复杂构件的难题。
而精密铸造技术(包括石膏型铸造)和砂型铸造技术，在我国是非常成熟的技术，这两种技术的有机结合，实现了生产的低成本和高效益，达到了快速制造的目的。
RPM技术的特点快速成型的过程是首先生成一个产品的三维CAD实体模型或曲面模型文件，将其转换成特定的文件格式，再用相应的软件从文件中“切”出设定厚度的一系列片层，或者直接从CAD文件切出一系列的片层。
关于利用快速原型精密铸造的工艺介绍
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典型案例
―用户：德国保时捷公司 ―采用系统 ：Sinterstation 2500plus system ―使用材料：CastForm PS material ―产品: 保时捷V6引擎汽缸盖 ―尺寸: 380 x 200 x 80 mm ―制作时间：6天
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Байду номын сангаас4
方案对比
方案对比
SLA型模熔模铸造 SLS蜡模熔模制造 型模熔模铸造 蜡模熔模制造 传统蜡模 说明 在产品尺寸上，SLA和SLS系统都有尺 寸的限制。而目前SLA系统较SLS系统 能够生产出更大的产品，基本达到传统 制造的水平。 SLA和SLS都较原有传统开模所需的时 间有较大提升，而利用这两种系统制作 出母模的时间基本差不多。 SLA和SLS两种系统所使用材料费用基 本差不多。对于小批量生产而言，都较 原有传统开模工艺所需成本大大减少。 由于材料的原因，SLA系统所生产的母 模较SLS更为精细。这两种技术较原有 传统手工蜡模雕刻都更为精细。 SLA和SLS系统都不受任何产品复杂程 度限制，大大超越了传统工艺。
8
生产过程展示 – 挂浆
和传统的熔模铸造方法一样，在挂浆前需要对模型树做预处理。传统的蜡型在挂浆前 需要浸泡溶剂来清除表面油等物质，目的是保证浆液和蜡型表面的粘合力。而对于 SLA型模，则根据浆液的不同而采用不同的方法。根据一些铸造厂的经验，如果浆液 的黏附性能不好，有可能需要将SLA型模表面磨粗糙；也有铸造厂并没有遇到此类问 题，因此需要具体情况具体处理。 SLA型模挂浆时需要小心。主要是因为SLA型模是空心的，浮力可能会破坏型模。所 以挂浆的时候一定要小心。前面提到的加强了的浇口浇道有克服浮力的作用。
6
生产过程展示 – 型模检测
基于快速原型制造的精密熔模铸造技术研究与应用
铸造技术作 为一种古老 的产品制 备方法 ，可 以制造 各种形状 与材 质 的零 部 件。随 着 各种 新 技术 的不 断注
入 ，在科技高速发展 的今天 ，铸造 技术仍 然展现 出蓬勃 的活力 ，形成 了一系列 的先进铸 造技术 ，精密熔模 铸造
型 机 中
层 层堆 积
信 息 处
理
图 ４ 基于 ＳＡ的快速精密铸造流程 Ｌ
后处 理
在基于 ＳＡ的快速精密铸造技术应用过程中，我们 Ｌ
发现制作一个 Ｓ Ａ原型的成本要 比制作相 同的蜡模高 出 Ｌ
刷技术 （ Ｄ ） ３ Ｐ 。以上 几种技术 中以 Ｓ Ａ立体 光刻技 术 Ｌ
图３ Ｌ ＳＡ法快速原 型制造工艺流程
时成形 ，既节省 了时间 ，又减 小 了装配误差 。加工时 首
先以 ＳＡ快速原型制造技术制得铸件原 型 ，以此 原型来 Ｌ
代 替传统熔模铸造中使用 的蜡模 ，然后 在原型上涂挂 耐
何模型离散化 ，成为 “ 层状” 离散面 、 离散线 和点 ，而 后采用多种手段将 这些离散 的点 、线 和面按层 堆积成零 件的整体形状 ， 于典型的结合加工模式 。我 国的 Ｒ Ｍ 属 Ｐ 研究起步略晚于美 国， 目 国内清华大学 、西安交通大 前 学等高 校，以及 广州 中望 、北 京 隆源 等高 科技 企业 在 Ｒ Ｍ技术的研究与应用方面取得 了不错的成果 。 Ｐ 随着 Ｒ Ｍ技术 的不 断发展 ， 目 主要 形成 了 ６ Ｐ 前 种 快速原型制造 工艺 ，分别 是 ：立体 光 刻 （Ｌ ） ＳＡ 、分层 实体制造 （ Ｏ 、 Ｌ Ｍ） 选择性激光烧 结 （Ｉ ） ‘ Ｓ 、熔 融沉积 Ｓ （ Ｄ 、热塑性材料选 择性喷涂 （Ｎ — Ｔ Ｆ Ｍ） ＩＫＪ ）和 三维印 Ｅ
石膏型精密铸造的特点适用范围国内外现状及国外先进石膏型铸造用石膏铸粉
石膏型精密铸造的特点适用范围国内外现状及国外先进
石膏型铸造用石膏铸粉
1.精密度高：石膏型精密铸造能够制造出高精度、高表面质量的铸件，尺寸精度可达到CT5级以上，表面质量可达到Ra3.2μm。
2.精度稳定：由于石膏材料的稳定性较好，所以石膏型精密铸造的尺
寸稳定性较高，不易受到温度变化的影响。
3.生产效率高：石膏型精密铸造的生产工艺简单，生产周期短，可大
批量生产，可以满足现代工业对大批量、高精度铸件的要求。
4.适用范围广：石膏型精密铸造可以用于生产各种金属材料的复杂铸件，特别适用于生产薄壁、细长型铸件和高精度铸件。
国内外对于石膏型精密铸造的应用和研究都比较广泛。
国内外石膏型
精密铸造的发展重点主要包括以下几个方面：
1.研究石膏型材料的性能和改性技术，以提高石膏型的耐热性、抗碱
性和抗磨性等方面的性能。
2.研究石膏型精密铸造的工艺和设备，以提高石膏型精密铸造的铸造
精度和生产效率。
3.研究石膏型精密铸造的模具设计和制造技术，以提高石膏型的使用
寿命和表面质量。
4.探索石膏型精密铸造在不同行业的应用，如航空航天、汽车制造、
电子设备等。
在国外，一些发达国家如美国、日本、德国等都在石膏型精密铸造领
域取得了一定的成就。
例如，美国的奥斯卡公司开发出了一种高性能石膏
型精密铸造用石膏铸粉，该铸粉具有高热稳定性、低收缩率和良好的表面质量，可在高温条件下实现高精度的铸造。
总之，石膏型精密铸造作为一种高精度、高效率的铸造工艺，具有广泛的应用前景和发展潜力。
随着材料和工艺技术的不断发展，石膏型精密铸造将在未来得到更加广泛的应用。
基于sls的诱导轮快速熔模铸造工艺研究
1122 n m R D U N O r J V 特种铸造
V ol.68 No.10 2019
描速度4 500 m m /s的工艺参数下烧结出相应的诱导轮PS 原 型 件 。具 体 成形工艺过程如图1所 示 。
SL S是一种通过离散粉末逐步烧结实现制造的技 术 。由 于 激 光 烧 结 速 度 很 快 ，P S 粉末不能充分熔融及 融 合 ，同 时 成 形 过 程 中 烧 结 成 形 材 料 因 吸 收 能 量 会 产 生 翘 曲 变 形 等 精 度 缺 陷 ，因 此 这 种方法制出的模型致 密 性 较 差 ，表 面 质 量 低 ，需 要 采 取 相 应 后 期 措 施 来 进 一 步 提 高 其 强 度 及 精 度 [6]。
作者简介： 杨来侠（1961-),女 ，教 授 , 主要从事3D 打印与快速模 具设计。E -m ail:1441299463 @
中图分类号：T Q 249.5 文献标识码： A 文章编号：10014977(2019) 10-1121-06
基金项目： 国 家 863项目计划项目： 快速模具制造工艺与性能 研 究 （2015A A 042503 ) ; 国 家 自 然 科 学 基 金 ：基于 复合载药的可降解药物控 释系统结构优化设计研究 (51605379) „ 收稿曰期： 2019-04-01收到初稿， 2019-05-17收到修订稿。
由 于 受 到 模 具 设 计、工 艺 试 制 等 因 素 的 影 响 ，传 统 铸 件 往 往 具 有 开 发 周 期 长 ， 前 期 资 金 投 入 较 大 ，模 具 设 计 后 工 艺 试 制 繁 琐 等 缺 点 ，难 以 满 足 小 批 量 、个性化的 订 单 实 现 快 速 铸 造 的 目 的 。快 速 熔 模 铸 造 技 术 作 为 目 前 应 用 广 泛 的 制 造 技 术 之 一 ， 通 过 快 速 成 形 技 术 制 作 铸 造 模 型 ，然 后 结 合 传 统 熔 模 精 密 铸 造 工 艺 浇 注 出 相 应 的 零 件 [1]，该 技 术 的 应 用 不 仅 无 需 使 用 传 统 的 刀 具 和 模 具 ，而 且 能 够 实 现 传 统 工 艺 中 难 以 或 无 法 铸 造 的 复 杂 零 件 ，同 时 具 有 缩 短 加 工 周 期 ，简 化 生 产 工 艺 等 优 点 ，能够满足 小 批 量 、个 性 化 、短 周 期 、高质量的铸件开发需求[2i。
一种用于精密铸造工艺的树脂模具高效多功能固化设备的开发与应用
一种用于精密铸造工艺的树脂模具高效多功能固化设备的开发
与应用
潘浩星
【期刊名称】《模具技术》
【年(卷),期】2022()5
【摘要】开发了一种基于stereo lithography appearance(SLA)光固化增材制造技术的、用于精密铸造领域树脂模具制作的后处理高效多功能固化设备。
通过对核心机械结构的全新设计和加工工艺的深入探究,实现了可变循环散热、可变紫外功率、可变速固化、可变固化时间、舱门互锁等多项新功能。
以programmable logic controller(PLC)和human machine interface(HMI)为中央控制器和人机交互平台,通过图形化界面编程实现了一键固化、个性化参数匹配、温差限值安全锁定等控制功能。
最后通过多组目标件测试及数据对比,验证了设备具有固化目标高质量、固化过程高效率、界面操作简便、使用过程高安全等特性。
其作为高效多功能的SLA光固化树脂模具后处理核心设备,具有很高的使用和推广价值。
【总页数】5页(P1-5)
【作者】潘浩星
【作者单位】上海交通大学机械与动力工程学院
【正文语种】中文
【中图分类】TP23
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1.采用快速原型树脂模铸造精密模具
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5.光固化快速成型树脂模具在铸造工业中的应用
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精密铸造用SLS制件后处理实验探究
精密铸造用SLS制件后处理实验探究
齐迪;郑艳春;林润雄
【期刊名称】《山东化工》
【年(卷),期】2016(45)7
【摘要】通过对比不同型号的石蜡的性质得到最佳后处理用石蜡配方,以无定形高分子材料PS作为基体聚合物材料烧结制件并对烧结件进行不同工艺的后处理.结果表明,当微晶蜡与全精炼石蜡质量比为30/70时综合性能最好;蜡温在75℃左右、环境温度40℃左右、浸蜡时间在10min内为最佳工艺参数.
【总页数】3页(P34-36)
【作者】齐迪;郑艳春;林润雄
【作者单位】青岛科技大学高性能聚合物研究院,山东青岛266042;青岛科技大学高性能聚合物研究院,山东青岛266042;青岛科技大学高性能聚合物研究院,山东青岛266042
【正文语种】中文
【中图分类】TF124
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因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
选择性激光烧结(SLS)在模具制造中的应用
选择性激光烧结（SLS）在模具制造中的应用【摘要】传统的模具加工方法在看到零件图纸产生设计概念后，需要进一步设计加工图、工艺规程等等，而选择性激光烧结可根据三维CAD数模直接制造出具有复杂内部结构的模具，简化了制模的工艺过程，大大节约了产品成本，提高了产品的生产效率，特别适合新产品的开发和单件小批量产品的生产。
本文介绍了选择性激光烧结的原理及在模具制造业的应用。
【关键词】模具制造；选择性激光烧结；粉末烧结1.选择性激光烧结（SLS）的简介随着世界经济竞争的日益激烈化和全球化，产品制造商们越来越需要以最短的时间制造出符合人们消费需求的新产品来抢占市场。
20世纪80年代末出现的SLS技术就是在这样的背景下提出并逐步得以发展的。
它是一种逐层零件制造上艺，它突破传统的材料变形成型和去除材料成型的工艺方法，使用近乎全自动化的工艺从CAD文件直接生产所需要的模型或模具，可以显著减少产品原型的开发时间和成本，极大的提高产品的质量；由于SLS工艺具有选材广泛、适用性广、制造工艺比较简单、成形精度高、无需支撑结构、可直接烧结模具等诸多优点，成为当前发展最快、最为成功的且已经商业化的模具制造方法之一，在现代制造业得到越来越广泛的重视。
因此。
SLS技术在模具制造业中越来越具有竞争力，有望成为21世纪的的主流制造技术。
2.原理选择性激光烧结是采用激光有选择地分层烧结固体粉末.并使烧结成型的固化层层层叠加生成所需形状的零件。
SLS的原理与SLA十分相象，主要分别在于所使用的材料及其性状。
SLA所用的材料是液态的紫外光敏可凝固树脂，而SLS则使用粉状的材料。
这是该项技术的主要优点之一，因为理论上任何可熔的粉末都可以用来制造模型，这样的模型可以用作真实的原型元件。
其整个工艺过程包括CAD模型的建立及数据处理、铺粉、烧结以及后处理等。
该技术最大特点是能同时用几种不同材料（聚碳酸脂、聚乙烯氯化物、石蜡、尼龙、ABS、铸造砂）制造一个零件。
熔模石膏型精铸铝合金技术路线
熔模石膏型精铸铝合金技术路线熔模石膏型精铸铝合金技术是一种通过熔铸和石膏模具来制造高精度铝合金零件的工艺。
本文将介绍该技术的路线和步骤。
第一步，设计和制作模具。
在熔模石膏型精铸铝合金技术中，模具起着至关重要的作用。
首先，根据产品的设计要求，制定模具的设计方案。
然后，使用CAD软件进行模具的设计，并生成相应的模具图纸。
接下来，根据模具图纸，制作石膏模具。
制作过程中需要注意模具的精度和表面光滑度，以确保最终产品的质量。
第二步，准备铝合金材料。
选择合适的铝合金材料，根据产品要求确定其成分和配比。
然后，将铝合金材料加热至熔点以上，使其变成液态铝合金。
在加热过程中，需要控制好温度和时间，以确保材料的质量和均匀性。
第三步，熔模。
将熔融的铝合金倒入预先制作好的石膏模具中。
倒入过程需要注意控制铝液的流动速度和温度，以避免石膏模具的破裂或铝液的气泡产生。
第四步，冷却和固化。
待铝液倒入石膏模具后，需要进行冷却和固化。
冷却的过程中，可以采用水冷或自然冷却的方式。
固化的时间根据铝合金的特性和产品要求来确定，一般需要几个小时至几天不等。
第五步，模具拆除和清理。
待铝合金固化后，需要将石膏模具进行拆除，并清理掉残留的石膏颗粒。
拆除模具的过程中要非常小心，以免损坏铝合金零件。
第六步，表面处理。
铝合金零件的表面通常需要进行处理，以提高其表面光滑度和耐腐蚀性。
常见的表面处理方法包括喷砂、阳极氧化和电泳涂装等。
第七步，加工和装配。
根据产品的要求，对铝合金零件进行加工和装配。
加工过程中需要使用各种机械设备，如车床、钻床和铣床等，以确保零件的精度和质量。
熔模石膏型精铸铝合金技术具有制造高精度铝合金零件的优势。
通过合理的模具设计和制作、精确的铝合金熔模和严格的加工控制，可以获得尺寸精度高、表面质量好、结构复杂的铝合金零件。
该技术在航空航天、汽车制造、电子设备和机械制造等领域得到广泛应用。
随着技术的不断进步和创新，熔模石膏型精铸铝合金技术将在更多领域展现其潜力和价值。
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基于SLS原型的石膏型熔模精密铸造在零部件开发中的应用
作者：王翠芳赵辉孙备
来源：《科技创新与应用》2017年第11期
摘要：快速成型技术与精密铸造相结合的应用不仅解决了复杂零部件的制造，而且其制造周期短、成本低、应用范围广。
文章通过一种发动机的气门室罩盖样件制造，介绍了基于SLS（激光选区烧结）原型的石膏型熔模精密铸造的工艺流程及铸造过程中出现问题的解决方案。
关键词：快速成型；熔模精密铸造；激光选区烧结
1 概述
随着汽车工业迅猛的发展，市场竞争愈演愈烈，对于汽车零部件的开发也提出了新的要求，特别是需要重复试验和调整的零件，如发动机气门室罩盖小批量生产，因此新产品的开发对于低成本、快速样件铸造有着迫切的需求。
快速原型制造（Rapid Prototyping，RP）因其快速和经济的特点为零部件快速开发提供技术支撑。
在多种快速成型工艺中，激光选区烧结（Selective Laser Sintering，SLS）由于烧结原材料选择范围广泛，多余材料易于清理，工艺及操作集成化、简单化和自动化，而且可烧结结构复杂的样件，应用较为广泛。
本文通过一种发动机气门室罩盖的快速成型样件的制造为例，介绍基于SLS的石膏型熔模铸造的工艺流程以及在铸造中出现的问题及其解决方案。
2 基于SLS的石膏型熔模铸造工艺流程
基于SLS的石膏型熔模精密铸造是将快速成型技术与精密铸造相结合的一种快速、经济制造零件样件技术。
其工艺流程如下：
2.1 SLS三维实体模型制造
激光选区烧结系统是通过Creo软件绘制零件的三维实体造型，将三维实体造型转换为快速成型领域最常用的STL格式，它采用大量的三角形面网来逼近三维实体表面，分辨率越高，越接近理想实体造型表面，但会影响电脑对数据的处理速度，应合理选择分辨率，通过STL网格模型所提供的几何信息，切片软件对零件模型进行分层切片，得到一定厚度的封闭切片，激光选区烧结系统的激光束在计算机的控制下，根据切片中的轮廓信息，有选择性的烧结PS（Polystyrene，聚苯乙烯）粉末材料，从而还原各封闭切片的实体轮廓，本层面烧结完成后，工作台下降一个层面，铺上新的粉末，按照上面方法进行下个层面的烧结，如此反复，逐步堆积成SLS三维实体模型，可通过软件对零件分层厚度、激光功率、扫描间距、扫描速度
进行设置，得到最佳的工艺参数。
经过渗蜡处理，直接得到蜡模，如表面有缺陷，需进行表面修整处理。
2.2 SLS原型制壳工艺
制壳过程是快速成型铸造中关键的工艺，制壳过程要很好地复制SLS原型的尺寸参数以及外观质量，同时还要设计好合理的浇冒口，才能形成一个完整的浇注系统组件。
在SLS蜡模的基础上，用蜡料焊接组合成浇道及浇冒口，组装并固定于灌浆用的沙箱平板上，组模过程中为防止石膏型悬空断裂，需要在局部做龙骨以加强石膏型强度，并在易于憋气的地方进行石膏浆预灌。
灌浆时先将蜡模与沙箱放入灌浆炉内，通过一套真空系统把灌浆炉内抽成真空，随后通过送料口将石膏浆灌入箱内，这样可以有效防止石膏型在灌浆过程中因为憋气而导致铸造缺陷，灌浆后等到石膏失水凝结到一定程度后放入脱蜡炉内进行脱蜡处理。
SLS烧结模型用的PS粉熔点在200度以上，脱蜡过程中PS粉模型还存留在石膏型中，温度继续升高到100℃左右时，石膏型中的水份变为水蒸汽逸出，此时应控制温升不易过快，防止石膏型开裂，为使SLS 烧结的模型及渗入石膏型中的蜡料烧尽，焙烧炉内温度需提高到700℃左右，为防止石膏型开裂，焙烧过程中温升不易过快，特别是在相变位置。
为了把蜡模排净需要将石膏型在焙烧炉内焙烧一定时间，以保证蜡料全部排出，而不是留在石膏型内。
焙烧过程中石膏型失水引起的收缩与石膏浆中的添加剂引起的膨胀相互抵消，减小石膏型因为焙烧引起的变形。
2.3 浇铸过程
石膏型焙烧后待温度冷却至300℃左右时放入真空浇铸罐内，根据铸件大小先将铝合金浇包放入罐内指定位置，合上真空浇铸罐，通过真空泵使罐内产生一定的负压，然后通过真空浇铸机的视窗浇铸，浇铸完成后向真空浇铸机内加压，并保压至铝合金凝固。
石膏型导热性差，铸件结晶粗大，铸件冷却也比较慢，需等到铸件完全冷却后才可以进行清理石膏。
多数情况下，石膏型浇铸不另设冒口补缩，而是在壁厚较大部位加冷铁，尽量使铸件各部位同时凝固，浇铸时浇道采用分散引入方式，避免过热。
2.4 清理
等箱体完全冷却后，就可以打开箱体，清理石膏，对于简单的腔体件，采用清理工具及高压水枪就可以将石膏清理干净，对于复杂的具有内腔的零部件，清理时较为困难，设计时就需要考虑清理石膏的通道，在不影响零件强度的情况下，可预留清理石膏孔，后续可以通过机加工的方式将孔堵上，从而满足使用性能。
2.5 热处理
本气门室罩盖铸件采用ZL101A，铸件经T6处理达到气门室罩盖要求的性能，其热处理工艺参数如下：
3 结束语
通过样件尺寸检测和装机试验，该样件能够满足功能需求，验证了快速成型技术和精密铸造技术相结合所带来的巨大的经济利益，它能够缩短新产品的开发周期，降低开发成本，而且从简单零件到复杂零件均能使用，因此基于SLS原型的石膏型熔模精密铸造在新产品开发过程中具有突出优势。
参考文献
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[2]李小飞，朱东彬，董俊慧.激光选区烧结及其在精密制造业中的应用[J].光学精密工程，2013，21（5）：1222-1227.。