快速砂型铸造用模具材料的新进展要点
砂型铸造原料及工艺
砂型铸造原料及工艺作者：管理员发表时间：2010-1-29 13:47:29 阅读：次砂型制造砂型的基本原材料是铸造砂和型砂粘结剂。
最常用的铸造砂是硅质砂。
硅砂的高温性能不能满足使用要求时则使用锆英砂、铬铁矿砂、刚玉砂等特种砂。
为使制成的砂型和型芯具有一定的强度，在搬运、合型及浇注液态金属时不致变形或损坏，一般要在铸造中加入型砂粘结剂，将松散的砂粒粘结起来成为型砂。
应用最广的型砂粘结剂是粘土，也可采用各种干性油或半干性油、水溶性硅酸盐或磷酸盐和各种合成树脂作型砂粘结剂。
砂型铸造中所用的外砂型按型砂所用的粘结剂及其建立强度的方式不同分为粘土湿砂型、粘土干砂型和化学硬化砂型3种。
粘土湿砂型以粘土和适量的水为型砂的主要粘结剂，制成砂型后直接在湿态下合型和浇注。
湿型铸造历史悠久，应用较广。
湿型砂的强度取决于粘土和水按一定比例混合而成的粘土浆。
型砂一经混好即具有一定的强度，经舂实制成砂型后，即可满足合型和浇注的要求。
因此型砂中的粘土量和水分是十分重要的工艺因素。
粘土湿砂型铸造的优点是：①粘土的资源丰富、价格便宜。
②使用过的粘土湿砂经适当的砂处理后，绝大部分均可回收再用。
③制造铸型的周期短、工效高。
④混好的型砂可使用的时间长。
⑤砂型舂实以后仍可容受少量变形而不致破坏，对拔模和下芯都非常有利。
缺点是：①混砂时要将粘稠的粘土浆涂布在砂粒表面上，需要使用有搓揉作用的高功率混砂设备，否则不可能得到质量良好的型砂。
②由于型砂混好后即具有相当高的强度,造型时型砂不易流动，难以舂实,手工造型时既费力又需一定的技巧，用机器造型时则设备复杂而庞大。
③铸型的刚度不高，铸件的尺寸精度较差。
④铸件易于产生冲砂、夹砂、气孔等缺陷。
20世纪初铸造业开始采用辗轮式混砂机混砂，使粘土湿型砂的质量大为改善。
新型大功率混砂机可使混砂工作达到高效率、高质量。
以震实为主的震击压实式造型机的出现，又显著提高了铸型的紧实度和均匀性。
随着对铸件尺寸精度和表面质量要求的提高，又出现了以压实为主的高压造型机。
高紧实度粘土砂铸造成套装备研发生产方案(一)
高紧实度粘土砂铸造成套装备研发生产方案一、实施背景随着制造业的快速发展，对于铸造成套装备的性能及效率要求也随之提高。
传统铸造装备在生产过程中，往往面临生产效率低下、成品率不高等问题，严重制约了制造业的发展。
特别是对于高紧实度粘土砂铸造，其工艺复杂，对装备性能要求极高。
为了解决这一问题，我们提出了高紧实度粘土砂铸造成套装备研发生产方案。
二、工作原理本方案所研发的铸造成套装备，主要包括混砂机、输送带、射砂机、震动箱、模具等设备。
首先，混砂机将粘土砂与其它原材料混合，形成铸造砂；输送带则将混合后的铸造砂输送到射砂机；射砂机利用高压气体将铸造砂均匀地射入模具中；震动箱则对模具进行震动，以帮助铸造砂更好地成型；最后，经过脱模、修整、硬化等工序，完成铸件的生产。
三、实施计划步骤1.研发阶段：对高紧实度粘土砂铸造工艺进行深入研究，确定各设备的技术参数及工作原理。
2.设计阶段：根据研究结果，设计各设备的结构及尺寸，并进行初步的样品制作。
3.试验阶段：对样品进行性能测试及实际生产试验，根据试验结果对设计进行调整。
4.生产阶段：根据最终设计图纸及技术要求，组织生产线的建设及设备的制造。
5.调试阶段：对生产出的设备进行单机调试及联机调试，确保设备的性能及稳定性达到预期要求。
6.验收阶段：组织专家对设备进行验收，确保设备性能及质量满足用户需求。
7.推广阶段：对设备进行推广销售，并提供相应的售后服务。
四、适用范围本方案适用于各类需要高紧实度粘土砂铸造工艺的制造业企业，如汽车制造、机械设备制造、航空制造等领域。
五、创新要点1.采用了高效混砂技术，使得粘土砂与其它原材料能够快速、均匀地混合，提高了铸造砂的质量及一致性。
2.采用了射砂高压气体技术，使得铸造砂能够以高压方式射入模具中，提高了填充效果及成型密度。
3.采用了震动箱震动成型技术，使得铸造砂在震动作用下更好地成型，提高了铸件的质量及稳定性。
4.整套装备自动化程度高，减少了人工操作环节，提高了生产效率及成品率。
快速成形技术在铸造模具制造中的应用
快速成形技术在铸造模具制造中的应用本文的主要研究目的是详细分析了RP（快速形成技术）的相关工艺原理，并简要介绍了RP技术在铸造模具（casting mold）中的相关应用，铸造模具中主要包括的是以下几个方面的磨具：其一，铸造金属模；其二，消失模；其三，木模；其四，蜡模。
笔者将结合相关实践经验，将RP技术在铸造模具中的相关应用进行科学的分析与总结。
标签：快速形成技术；铸造模具；工艺原理随着社会的发展以及经济技术的进步，现代企业需要在最短的时间内把自己的产品投放到市场中去，从而增强市场的竞争力，提高自己的经济效益。
而相关模具的开发时间比较长，制约了产品投放市场的时间，所以必须加强对相关模具的研发力度。
1 快速形成技术（RP）的基本概念快速形成技术（Rapid Prototyping ，RP）也被称为是快速原型制造技术，是一种在材料堆积法的基础上发展出来的一种高新技术，能够最大限度的满足现代企业的相关要求。
RPM集CAD以及机械类的工程技术于一身，可以非常精确以及快速的将设计的思想转变成零件，为零件的制造提供低成本、高效率的保证。
RP技术可以将更多的时间用于相关产品的设计以及完善上面，从而能够在设计的过程中及时的发现相关问题，解决问题，尤其能够解决模具生产的脚步跟不上产品的开发需要等问题。
RP模具在制造的过程中被分为以下例中方法：其一，直接法；其二，间接法。
直接法主要运用的是将快速成型之后的零部件进行有效的处理，举例来说，喷涂原料，制作消失模以及木模等。
间接法主要指的是利用快速成型的母模具或者过渡模具来得到铸件，举例来说，石膏模。
2 快速形成技术（RP）的基本特点RP技术的出现改变了比较传统的模具加工方法，RP有着以下几个方面的特点：其一，制造速度比较快；其二，性能比较稳定；其三，适应市场的速度比较快。
另外，RP技术的相关形成方式与复杂的零件没有直接的关系，可以用于比较复杂的零件制造中。
另外，铸造的工艺本身有着制造成本比较低，工艺活比较繁多，另外不受逐渐的大小以及形状的限制[1]。
快速成形技术在铸造上的最新发展和应用
快速成形技术在铸造上的最新发展和应用1．基于快速成形技术的玻璃模具毛坯的快速铸造玻璃器皿是日常生活中广泛使用的生活及装饰用品，玻璃器皿传统的生产方法离不开玻璃模具。
目前我国的玻璃器皿生产厂家很多，玻璃模具的需求量很大，由于玻璃器皿造型日趋个性化的需要，将具有更大的模具市场。
以往在生产玻璃模具毛坯时，多是利用木模或是客户提供的样品来造型，对于复杂曲面形状的玻璃模具来说，生产周期较长，而且不便于铸造生产。
针对这种情况，在西安交通大学生产的快速成型机的基础上，开发了一种基于快速成型的玻璃模具毛坯的快速制造工艺，该工艺利用Pro/E软件进行空间三维造型，可以快速得到玻璃器皿的树脂原型，还可以方便地进行玻璃器皿外形尺寸的修改，在此基础上可以快速铸造玻璃模具的毛坯，而且可使模具毛坯的内腔尺寸精确到零点几毫米级，便于选用电火花加工方法加工模具，缩短模具的加工周期，降低模具的制造成本，尤其适于复杂曲面形状的玻璃模具的制造。
该技术的开发可以满足玻璃器皿生产厂家对玻璃模具的需求，解决长期困扰玻璃器皿生产企业的模具制造问题，有着广泛的应用前景。
用激光快速成形技术制成一个零件的具体步骤包括原型设计、原型分层、数据准备、原型制作和后处理。
2．玻璃器皿原型的制作玻璃模具一般的制作过程是由用户提供玻璃器皿的样品，或是提供设计尺寸开始的，玻璃杯的外观如图1-22所示。
将玻璃杯在ARES10-7-5型三坐标测量/扫描机上测量出CAD的造型尺寸，利用Pro/E软件根据测得的造型尺寸进行三维造型，在造型过程中将测得的造型尺寸中的玻璃杯的高度沿杯口方向延长15 mm，尺寸取与杯口尺寸相同的圆柱型，这是生产工艺要求的，以备玻璃成形以后将其切除。
造型后所得到的三维CAD图像如图1-23所示。
将得到的三维CAD图像模型传送到激光快速成形机的控制计算机中，由分层软件把模型分割成一层层的薄层，然后由快速成形机制得树脂原型如图1-24所示。
3．模具毛坯型芯及木模的制作(1) 利用石膏模制备模具毛坯的型芯选取一长方形的砂箱，将制得的树脂原型横着放入砂箱的型砂中，并使树脂原型的中轴面位于砂箱的分型面的上方2mm处，为的是留下加工余量，如图1-25所示。
砂型铸造通用技术规范最新版
砂型铸造通用技术规范最新版砂型铸造是一种常见的铸造工艺，通过在模具中填充砂子并将其固化，然后在固化的砂型中倒入熔融金属，待金属冷却凝固后取出，得到所需产品。
为了确保砂型铸造的质量和效率，制定了一系列的砂型铸造通用技术规范。
一、砂型铸造材料规范1. 砂型铸造用砂应选用合适的砂子，具有良好的耐热性和粘结性，保证铸件的表面质量和尺寸精度；2. 砂型铸造砂子的组成和比例应符合工艺要求，避免因过多的添加剂对铸件质量造成不良影响；3. 砂型铸造砂子的处理要求，如筛选、干燥等，保证砂子的质量和适用性。
二、砂型铸造模具设计规范1. 砂型铸造模型应根据铸件的形状、尺寸和结构特点合理设计，保证铸件的准确度和外观质量；2. 砂型铸造模具应采用适当的材料，具有足够的强度和刚度，可靠地承受铸造过程中的挤压力和热应力；3. 砂型铸造模具的结构应合理，易于脱模，减少破损和报废率。
三、砂型铸造工艺规范1. 砂型铸造工艺中，要控制铸造温度、浇注速度和金属的液态时长，保证铸件的质量和性能；2. 砂型铸造时，要注意金属液流动的方向和填充的均匀性，避免产生气孔、缩松等缺陷；3. 砂型铸造后，要进行适当的铸件清理和修整工作，如修边、抛光等，使其达到要求的外观质量。
四、砂型铸造检测规范1. 砂型铸造铸件的检测主要包括外观检验、尺寸测量和性能试验等；2. 外观检验要求铸件表面光滑，无缺陷和毛刺；3. 尺寸测量要求按照设计要求进行，对于特殊要求的铸件要进行形状测量；4. 砂型铸造铸件的性能试验包括强度、硬度、耐磨性等试验，保证铸件的使用性能。
以上为砂型铸造通用技术规范的主要内容，对于砂型铸造工艺的实施具有指导作用。
不同的铸造企业可以根据自身的实际情况进行相应的调整和补充，以确保铸造的质量和效率。
铸造涂料新技术及发展趋势
铸造涂料是铸造业中非常重要的材料，对铸件的外观质量及内部质量有很大的影响。
近年来，铸造涂料技术发展迅速，涂料的性能不断提高，功能不断扩展，涂料的品种越来越丰富。
本文将对铸造涂料近年来出现的一些新技术如高渗透涂料、防脉纹涂料、整体浸涂涂料、非锆质涂料及先进的在线涂料质量控制技术等做一简单归纳总结，并对铸造涂料的发展趋势进行探讨。
1 涂料新技术1.1 高渗透涂料砂型芯表层砂粒之间存在很多孔隙，孔隙的大小由原砂粒度及紧实度决定。
孔隙越大、越多，金属液就越容易渗入其中而形成机械粘砂。
对于一定粒度的原砂，砂粒之间孔隙大小主要取决于紧实度。
由于受砂型芯的结构差异、造型或制芯操作者的习惯、型芯砂的流动性等因素的影响，铸造生产实践中砂型芯各部位的紧实度很难做到一致，特别在转角、突出或薄壁砂芯兰等难以坚实的部位极易出现紧实不良，在型芯疏松部位容易发生图1 所示的金属液渗透，砂粒间的空隙清晰可见并已被金属填充。
图1 显示了砂粒之间的空隙及渗入的金属图2 硅砂颗粒旁边渗入的涂料粒子为了克服这个问题，涂料要能够渗透砂芯表面并在空隙中填充足够的耐火骨料颗粒，有效地进行密封，从而消除或减少金属渗透。
普通涂料通常只能渗入1-2 个砂粒，当金属压力较高或浇注温度较高时，不能有效地阻止金属液的渗入而产生机械粘砂。
使用特殊设计的高渗透涂料，如SEMCO Coating 9223（水基锆英粉高渗透涂料）或Teno Coating ZKPX（醇基锆英粉高渗透涂料），其渗透深度可达到5~50 mm,可有效地堵塞砂型芯表面的孔隙，从而可有效地防止机械粘砂的出现。
通常采用刷涂或喷涂将这些涂料直接用于容易发生渗透的区域。
使用高渗透涂料后的砂芯表面结构如图2所示。
SEM 影像显示出硅砂颗粒旁边渗入的涂料粒子填充砂粒间隙的状态。
图3-图6 显示了高渗透涂料的一些主要应用实例。
目前主要用于大型铸铁件、铸钢件关键砂芯、细长或盲孔砂芯，可有效地防止烧结或机械粘砂。
铸造用模具快速成型工艺及性能的分析
铸造用模具快速成型工艺及性能的分析作者：吕柏道来源：《科学与财富》2017年第23期摘要：在传统铸造用模具生产作业的各项工作流程之中，由于受到各种主客观方面因素的影响，存在着大量亟待解决的矛盾性工业问题。
本文将铸造用模具快速成型技术的应用作为主要研究对象，首先分析了目前国内铸造工业生产流程内存在的主要问题。
在简单介绍快速成型工艺基本工作原理和特征的基础之上，对指定工艺性能的具体应用途径做出了逐一的介绍。
关键词：铸造用模具；快速成型工艺；性能前言：进入到二十一世纪新型社会发展历程过后，在计算机信息化处理技术的帮助下，世界范围内各个国家铸造用模具的生产，已经逐渐进入到技术腾飞的历史年代之内。
强化铸造用磨具快速成型生产建造的工作性能，是能够提升社会工业领域规模化生产软实力的主要途径之一。
如何在短时间内引进更多的新型技术手段，实现对新产品的技术改造，就成为了同领域技术人员的工作重心。
一、铸造工业化生产的发展现状由于快速制造工艺在国内工业化生产行业中应用和研发的历经时间较短，大部分工作人员还没能累积足够的工作经验。
导致快速成型工艺在实际生产作业的操作流程之内，经常会出现各种各样亟待解决的矛盾性难题。
首先，纵观国内工业生产行业模具制造工作的发展近况，整体工业机械化生产的时效性偏低，指定模具零部件生产工作的成本投入不能得到科学合理的管控。
其次，生产制作成型的模具器件不能进行循环利用，大部分工业化企业之内模具制作的生产规模不能符合社会实际的量性需求。
最后，相比西方发达资本主义国家，国内工业模具铸造生产的作业环境质量严重低下。
只有技术人员能够在结合国内生产领域实际发展近况的基础之上，实现新型快速成型生产技术与传统加工工艺之间的有机结合，才能逐渐提升模具工业零部件产品销售的市场竞争力[1]。
二、快速成型工艺的应用特征和工作原理（一）快速成型工艺的工作原理快速成型模具生产工艺，是在现代计算机软件制图技术基础之上形成并发展的一种现代化的模具设计手段。
无模精密砂型快速技术铸造方法课件
低成本
减少了传统铸造方法中的模具 制作成本，降低了生产成本。
应用领域与前景
汽车制造
航空航天
适用于汽车发动机、底盘等复杂金属部件 的制造。
适用于飞机发动机、航空器结构件等高精 度、高性能金属部件的制造。
石油化工
未来展望
适用于压力容器、管道等金属部件的制造 。
随着技术的不断进步和普及，无模精密砂 型快速铸造技术有望在更多领域得到应用 ，成为金属铸造行业的重要发展方向。
控制原材料质量
确保使用高质量的原材料和辅 助材料，如砂子、粘结剂等。
优化铸造工艺
通过调整铸造工艺参数，如浇 注温度、浇注速度等，减少铸 造缺陷的产生。
提高操作技能
加强操作人员的培训和技能提 升，确保操作过程符合规范要 求。
质量检测与评估
通过无损检测、金相检测等方 法对铸件进行质量检测和评估
，确保产品质量符合要求。
工艺优化
对工艺流程进行优化，以提高生产效率、降低能耗和减少废 品率。
关键工艺参数
浇注温度
浇注温度是影响铸件质量 的关键参数，需根据材料 特性和铸件结构合理选择。
冷却速度
冷却速度对铸件组织和机 械性能有重要影响，需根 据不同材料和工艺要求进 行控制。
砂型强度
砂型强度是保证铸件尺寸 精度和表面质量的重要因 素，需合理选择砂型材料 和工艺参数。
浇注系统设计
浇注系统是铸造过程中的重要环节， 设计合理的浇注系统可以有效减少铸 造缺陷和提高铸件质量。
砂型制作工艺优化
工艺参数优化
通过调整砂型制作的工艺参数，如砂型温度、压力、时间等，可以提高砂型的强度和耐火性，减少铸造缺陷。
设备升级
采用先进的砂型制作设备可以提高生产效率和铸件质量，如3D打印技术在砂型制作中的应用。
铸造工艺总汇-新材料新技术
4.非占位涂料(转移涂料)4.1 概 述非占位涂料又称转移涂料,其工作原理是将涂料直接喷涂到芯盒或模样表面,然后填砂、紧实,涂料层和型(芯)砂在芯盒的约束下同时固化,起模时涂料能从芯盒或模样表面转移到砂型(芯)表面,从而制得带有涂料的精密砂型(芯)。
由于这种工艺方法所形成的涂层不占据型腔的有效位置,故称为非占位涂料法,亦称转移涂料法。
采用这种方法不会影响型(芯)的尺寸精度,涂层可完美地复制出模样或芯盒的表面,不存在刷痕、流淌、堆积等涂料表面缺陷,能获得精密光洁的铸件,可与熔模铸造相媲美,而其成本仅相当于或略高于普通砂型铸造,生产效率大大提高。
4.2 国内外的研究应用情况非占位涂料技术最早是出现在20世纪70年代,是日本小松制作所提出的小松(Komatsu)—山西(Yamanishi)法,简称K-Y法。
该法的工艺过程为,首先在喷涂有分型剂并已预热的金属芯盒上涂敷粉状涂料,然后加入树脂覆膜砂,加热固化后由顶杆将壳型顶出。
在壳型上,涂料已由芯盒内表面转移到树脂覆膜砂壳型表面形成了光洁的铸型表面。
此法采用的粉状涂料和所能制造的型(芯)形状都受限制,所以难以推广。
80年代初,小松制作所对原来的Ｋ-Ｙ法进行了改进,发展成为有机系新Ｋ-Ｙ法。
新Ｋ-Ｙ法的工艺流程如图1,先在环氧树脂玻璃钢芯盒表面涂衬上硅橡胶膜,然后将涂料液倒入芯盒中,使涂料润湿整个芯盒内表面后,再倒出多余的涂料,在芯盒表面留下一层涂料;在振动条件下,向涂敷涂料层的芯盒内充填芯砂,再送入微波炉内加热,使涂料与覆膜砂一起硬化,然后脱芯盒,取出带有涂料的精密砂芯。
新Ｋ-Ｙ法有许多优点:芯盒本身不受热,尺寸稳定,有利于提高砂芯的精度和延长芯盒的使用寿命;由于填砂是在室温下进行的,所以不必非得用树脂覆膜砂,可以直接填加粉状树脂和原砂的混合料;又由于使用的是液态涂料,可以很方便地涂挂在各种形状的芯盒或模样各个角落,所以对芯子的形状几乎没有限制。
1987年日本又开发了无机系的新Ｋ-Ｙ法。
水玻璃砂型铸造技术研究及应用新进展
华 中科技大 学材料 成形与模 具技术 国家重点 实验室 （湖北 武汉 ４３００７４） 樊 自田 汪华方
【摘 要 】 概 述 了国 内外 水玻 璃砂 型铸 造 技 术 研 究 及应 用 的最 新 进展 。主 要 内容 包括 ：水玻 璃砂 微 波加 热硬 化 技 术 、 水玻 璃 粘 结 剂抗 吸 湿 改 性技 术 、 水玻 璃 砂 型 质 量控 制 技 术 、水玻 璃 粘结 剂 成 分 自动 测 定技 术 、 水玻 璃 旧砂 再 生 回 用技 术 等 。 笔 者 认 为 ，随 着 水玻 璃砂 的抗 湿性 、 ｌＥＴ砂 再 生砂 循环 等 难 题 的逐 步 解 决 ，新 型 水玻 璃 粘 结 剂 材料 、水玻 璃砂 微 波加 热硬 化 工 艺方 法 及装 备 等 的研 发成 功 ，实现 基 于 水玻 璃砂 的 绿 色清 洁 生 产是 完 全可 能 的 。
２．水 玻璃砂微 波加热硬 化技 术 水 玻 璃 硬 化 方式 经 历 了普 通 加 热 硬 化 、二 氧 化 碳硬化 、粉末硬化 、液态有机脂硬化及微波硬化等 阶 段 。微 波 硬 化 水 玻璃 砂 具 有加 热 速 度 快 ，加 热均 匀 ，节能高效 ，以及易于控制等优 点 ，能充分 发挥 水 玻璃 的 粘 结 潜 力 ，较 大 地 降 低水 玻璃 的 加 入 量 ， 旧砂 的溃 散 性 和 回用能 力也 很 好 ，具 有 较 好 的 发 展 前景。但微波硬化水 玻璃砂实际应 用的难题是 ：模 具 材料 要 求 高 ，硬化 后 水 玻璃 砂 型 芯 的 吸湿 性 大 。 国内的重庆大学 、内蒙古工业大学和华中科技 大 学 等先 后 进 行 了微 波 硬化 水 玻 璃 砂 工艺 的研 究 。 重 庆 大学 的李 华 基 等 对水 玻 璃 砂 微 波加 热 工 艺 及 工 程应用方案进行 了初步研究 ；内蒙古工业大学的车 广 东 等对 水 玻 璃 砂 微 波 硬化 特 性 及 溃 散性 进 行 了 初 步试验 ，研究了水玻璃的加入量 、微波加热时 间和 加 热 功率 等 工 艺 因素 对 砂 型试 样 抗 拉 强 度 的影 响 。 华 中 科技 大学 在 国家 自然 科 学 基金 资 助 下 构 建 了实用化的水玻璃砂微波硬化 系统 ，对微波硬化水 玻璃砂的性能进行 了较系统的研究 。除系统研究影 响水玻璃砂微波加热硬化强度的工艺因素及性能特 征外 ，还重点研 究了微波硬化后水玻璃砂型芯的吸 湿性 问题及其影 响因素 、环境湿度 与微波硬化水玻 璃 砂 存 放 强 度之 关 系 ，以 及 克服 微 波 硬 化 水玻 璃 砂 模 具 材 料 要 求 高 的方 法 等 ，提 出 了二 次 微 波 硬化 水 玻璃砂新方法 ，系统研究 了二次微波硬化水玻璃砂 的性能特征 。二次微波加热水玻璃砂新方法的模具 受热 时 间短 ，可 采用 普 通 木 模 和 塑料 模 ，大 大减 低 了微波加热对模具材料 的要求 ，可以解决微波硬化 水 玻 璃 砂 模具 材 料 要 求 高 的 问题 。 波 兰 Ｗ ｒｏｃｌａｗ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ的
砂型3D打印、切削快速成型工艺与装备研发生产方案(二)
砂型3D打印/切削快速成型工艺与装备研发生产方案一、实施背景随着制造业的快速发展，传统制造工艺已经无法满足现代产品的高精度、高复杂度的需求。
为了提高生产效率、降低成本、缩短产品上市时间，许多企业开始寻求新的制造技术。
砂型3D打印/切削快速成型工艺与装备研发生产方案就是在这种背景下应运而生。
二、工作原理砂型3D打印/切削快速成型工艺与装备研发生产方案结合了3D打印和切削加工两种技术。
首先，利用3D打印技术，将数字化模型转化为实体模型；然后，通过切削加工技术，对实体模型进行精确的加工和细节完善。
1.3D打印工作原理：基于粉末烧结或光固化技术，通过逐层堆叠材料的方式构建出实体模型。
2.切削加工工作原理：利用高速旋转的刀具对工件进行切削，实现复杂形状和高精度表面的加工。
三、实施计划步骤1.需求分析：对目标产品的制造要求进行详细分析，确定工艺流程和技术参数。
2.设计阶段：根据需求分析结果，进行数字化模型设计，包括产品形状、结构、材料等。
3.3D打印阶段：将设计好的数字化模型输入到3D打印机中，进行实体模型的打印。
4.切削加工阶段：将打印好的实体模型放入切削加工设备中进行精确加工。
5.质量检测阶段：对加工好的产品进行质量检测，确保满足设计要求。
6.批量生产阶段：经过质量检测合格的产品进入批量生产阶段。
四、适用范围砂型3D打印/切削快速成型工艺与装备研发生产方案适用于高精度、高复杂度的产品制造，如航空航天、汽车、医疗器械等领域。
同时，对于需要小批量生产或定制化的产品也具有较高的应用价值。
五、创新要点1.结合3D打印和切削加工两种技术，实现了从数字化模型到实体模型的快速、精确制造。
2.通过优化工艺流程和设备配置，提高了生产效率，降低了成本。
3.采用了先进的材料技术和表面处理技术，提高了产品的质量和性能。
六、预期效果1.缩短产品上市时间：通过砂型3D打印/切削快速成型工艺与装备研发生产方案，可以将制造周期缩短50%以上。
快速成形技术在铸造生产中的应用
快速成形技术在铸造生产中的应用1.1 快速成形技术20世纪80年代后期发展起来的快速成形(Rapid Prototyping，简称RP)技术，被认为是近年来制造技术领域的一次重大突破，其对制造业的影响可与数控技术的出现相媲美。
快速成形技术是一种基于离散堆积成形思想的新型成形技术，是集计算机、数控、激光和新材料等最新技术而发展起来的先进的产品研究与开发技术。
1.2 快速成形技术原理快速成形技术是先进制造技术的重要分支，它不仅体现在制造思想和实现方法上有了突破，更重要的是在制作零件的质量、性能、大小和制作速度等方面，也取得了很大的进展。
它是建立在CAD/CAM技术、激光技术、数控技术和材料科学的基础上，基于离散/堆积成形原理的成形方法。
其基本原理是：任何三维零件都可看成是许多二维平面沿某一坐标方向叠加而成，因此可先将CAD系统内三维实体模型离散成一系列平面几何信息，采用粘接、熔结、聚合作用或化学反应等手段，逐层有选择地固化液体（或粘接固体）材料，从而快速堆积制作出所要求形状的零部件（或模样）。
制造方式是不断地把材料按照需要添加在未完成的工件上，直至零件制作完毕。
即所谓―使材料生长而不是去掉材料的制造过程‖，其实现的流程如图1-1所示。
图1-1 RP的离散/堆积成形流程1.3 典型的快速成形技术快速成形技术按原型的成形方式分为：立体印刷（SLA）、选择性激光烧结（SLS）、叠层实体制造（LOM）、融积成形（FDM）、三维印刷（3DP）等。
1.3.1 立体印刷（SLA）立体印刷（Stereo Lithography Apparatus，简称SLA）又称之为激光立体造型或激光立体光刻。
是基于液态光敏树脂的光聚合原理工作的，这种液态材料在一定波长和强度的紫外光的照射下能迅速发生光聚合反应，分子量急剧增大，材料也就从液态转变成固态。
SLA工作原理图如图1-2所示。
首先由CAD系统对准备制造的零件进行三维实体造型设计，再由专门的计算机切片软件将三维CAD模型切割成若干薄层平面图形数据。
砂型3D打印、切削快速成型工艺与装备研发生产方案(一)
砂型3D打印/切削快速成型工艺与装备研发生产方案一、实施背景随着制造业的飞速发展，传统制造工艺在效率、成本及灵活性上已无法满足复杂零件的制造需求。
以砂型3D打印与切削快速成型工艺为代表的增材制造技术，逐渐成为解决这一问题的关键。
本研究旨在开发一种集成了砂型3D打印与切削快速成型的工艺与装备，以实现高效、低成本的复杂零件制造。
二、工作原理砂型3D打印/切削快速成型工艺结合了3D打印和切削两种技术。
首先，利用3D打印技术，将砂型材料逐层堆积，形成零件的外部轮廓。
然后，通过切削加工，对打印完成的砂型进行精确的内部结构塑造。
最后，经由后处理工序，如烧结、硬化等，完成零件制造。
三、实施计划步骤1.设备选型与设计：选择合适的3D打印设备、切削加工设备以及后处理设备。
同时，设计相应的工装夹具，确保制造过程的连续性。
2.材料筛选：针对所需制造的零件特点，筛选适合的砂型材料及其他相关材料。
3.工艺试验：进行小批量试验，摸索最佳的工艺参数，如打印层厚、切削速度等。
4.优化改进：根据试验结果，对工艺和装备进行优化改进，提高制造效率和成品质量。
5.工业化推广：在确保工艺成熟和装备稳定的前提下，逐步推广至工业化生产。
四、适用范围本方案适用于复杂零件的高效、低成本制造，如航空航天、汽车制造、模具制造等领域。
五、创新要点1.工艺集成：砂型3D打印与切削快速成型的工艺集成，实现了复杂零件的高效、低成本制造。
2.装备设计：设计了一种专用的工装夹具，确保制造过程的连续性，提高生产效率。
3.材料筛选：针对砂型材料的特点，筛选出适用于3D打印和切削加工的材料，提高了成品的强度和精度。
4.工艺优化：通过试验和优化，实现了对打印层厚、切削速度等关键工艺参数的精确控制，提高了制造效率和成品质量。
六、预期效果1.提高制造效率：通过砂型3D打印与切削快速成型的工艺集成，减少了制造环节，提高了生产效率。
2.降低成本：相较于传统制造工艺，本方案减少了材料浪费和加工时间，降低了制造成本。
铸造用模具快速成型工艺及性能研究
铸造用模具快速成型工艺及性能研究摘要：快速成型中的快速模具种类繁多，一般可以从工艺、原理、分类、成型方法、技术特点等方面加以区分，包括传统的呈现方式。
快速成型模具的比较一般是从寿命生产成本模具生产周期等几个方面进行比较，进而得出快速模具制造技术在这一阶段所面临的关键问题。
同时，对模具快速成型原理的应用前景进行了展望。
关键词：快速成型；硬模；灵活的模具引言随着模具快速成型技术的发展，出现了一种快速成型技术简称rp技术，这种技术的出现，对促进整个企业的生产创新和缩短企业的生产周期，起到了关键性的作用，但是由于一些材料性能相关的限制，该技术还不能完全应用到工程的实际生产中。
因此，将这一技术转移到模具加工的应用中，这种新技术被称为快速成型，所以将快速成型的出现应用到模具加工技术中，这种新技术被称为快速模具RT(Rapid Tooling)技术。
1模具快速成型工艺的基本特征分析通过横向和纵向对比分析，发现模具快速成型工艺在生产过程中具有以下重要特点。
第一，快速成型是他最大的特点，也就是说模具的方案规划对成型产品的实施生产周期较短，对目前新产品的开发有积极的作用。
二、可选的生产材料范围比较广，除了原有的化工塑料和树脂外，还可以选择陶瓷金属复合材料等相关材料。
第四，其自身生产形式不受相关条件的限制和制约。
第五，生产周期短，速度快，生产过程中的智能化程度很高，可以缩短生产周期，降低成本。
第六，必须是针对原有的现有模式，如果需要替换，具有高度的可复制性。
第五，由于智能化程度比较高，即使产品结构比较复杂，也不会增加生产的成本和时间。
第七，模具的原始形状不影响生产过程。
2快速模具概况目前，RT技术主要集中在两个方向上进行研究，一是直接快速制模，二是间接快速制模，并对直接制模的相关工艺进行了比较分析。
直接成型的特点是工艺简单，精度高，而且施工周期很短，缺点是单件，模具生产成本很高，一般适用于中小型模具生产。
3光固化成型（SLA）工艺直接制模光固化成型(SLA)工艺直接成型是将激光直接聚焦在我们的目标液体固化材料上，如树脂表面，最终从点线表面实现一级制造。
铸造模具在砂型铸造中的重要性
铸造模具在砂型铸造中的重要性工厂将铸造模具称之为“铸造之母”，此话可谓是对铸造模具在铸造生产中作用和地位的一个高度的概括。
称之为“母”，其一是因为在工厂里，所有铸件都是用铸模制成砂型然后得到的，无铸造模具即无铸件；其二是铸件总是带有铸造模具的“遗传性”；铸件的尺寸精度、表面粗糙度乃至某些铸造缺陷无一不与铸造模具质量有直接关系。
铸件依模而作，模的尺寸误差无一例外地会在铸件上反映出来。
尤其是一些复杂铸件，由于采用多个铸模（外模和芯盒），其累积误差更会严重影响到铸件尺寸精度。
表面光洁的铸模不仅改善起模性，从而减少型（芯）废，提高生产率，而且能得到光洁的型腔（或砂芯），有利于得到光洁的铸件。
一部分铸件缺陷可能由铸造模具质量不佳所造成，如铸模表面存在倒料度、凹凸不平，将导致起模性不好，破坏铸型表面甚至造成砂眼；模具安装偏差或定位销（套）磨损造成错型、挤型、砂眼；浇注系统的随意制作或安装导致金属渣流动偏离工艺设计要求，因而可能造成气孔、缩松等缺陷，等等。
铸造模具用材料铸造模具用材料十分广泛，根据铸件产量的不同即铸造模具使用次数的不同，可分别选用木材、塑料、铝合金、铸铁及钢材等。
木模目前仍广泛应用于手工造型或单件小批量生产中，但随着环境保护要求日益加严，木材使用将日益受到限制，代之而起的将是实型铸造。
实型铸造以泡沫塑料板材为材料，裁剪粘接而成模样，然后浇注而成铸件。
该方法较之用木模，不但节省了木材，而且使铸件有更高的尺寸精度和更好的表面粗糙度，塑料模应用呈上升趋势，尤其是可加工塑料的推向市场和塑料模寿命的提高，更使得塑料模应用日益广泛。
铝合金模由于重量轻、尺寸精度又较高，固此应用仍较广泛。
但近来应用已有减少趋势，部分范围已分别为塑料模（当铸件批量较小时）或铸铁模（当铸件批量较大时）所取代。
铸铁模仍是大批量铸造生产的首选，并被大量使用，它具有强度高、硬度高、耐磨、加工性好、成本低廉、使用寿命长等优点。
近几年来，由于铸造水平的提高，已有越来越多的模样、模底板、型板框等采用强度和耐磨性更高的球铁或低稀土合金灰铸铁制作，而耐热疲劳性能更好的蠕墨铸铁也被用于芯盒材料。
砂型铸造涂料研究与应用的几个新进展
砂型铸造涂料研究与应用的几个新进展冯胜山（湖北省机电研究设计院武汉430070）在铸造生产过程中，砂型（芯）与金属液直接接触的工作表面的质量对铸件质量具有十分重要的影响。
在砂型（芯）工作表面上涂敷涂料是改善其质量的经济实用而又收效显著的方法。
砂型（芯）涂料具有下述作用：1、减少或防止铸件粘砂缺陷2、降低铸件表面粗糙度3、提高铸型表面强度，减少和防止铸件夹砂、冲砂、砂眼等缺陷4、控制铸件冷却速度，防止铸件产生缩孔、裂纹等缺陷5、屏蔽有害元素，防止铸件产生气孔、增碳、增硫、局部球化不良等缺陷6、调整铸件表面成分、组织和性能应用涂料也能获得良好的经济效益。
对于砂型铸造，据粗略统计，铸件清理成本一般占铸件生产成本的30%左右，上涂料后可使清理成本降低10%以上，而涂料成本和施涂费用仅占铸件生产成本的5%左右。
因此，采用涂料能降低铸件生产成本5%以上（还不包括降低废品率和改善铸件机械性能等方面的效益）。
近年来，由于对铸件质量的要求日益提高，国内外均普遍重视优质涂料的生产与应用，国内砂型铸造涂料的研究与应用也得到了快速发展，涂料品种日益增多，性能不断提高，基础研究逐渐深入，涂料的功能亦更加丰富。
下面介绍其中的几个新进展。
1 采用烧结剥离型涂料防止铸钢件气孔和增碳缺陷采用含氮的呋喃树脂砂和用苯磺酸等作固化剂的呋喃树脂砂生产铸钢件时，容易产生皮下气孔缺陷，低碳不锈钢铸件还增碳，导致其抗腐蚀及抗疲劳能力下降，并使得焊接性能变差。
烧结致密的涂料能作为屏蔽层有效阻挡来自砂型（芯）的N、C与金属液反应，或者通过气相或固相扩散进入金属液，从而避免铸钢件产生皮下气孔、增C等缺陷。
获得在高温下高致密、具有良好屏蔽性的涂层的方法有：1、使用其烧结温度比金属的浇注温度低50～100℃，能发生轻度烧结的耐火材料，以形成致密的涂层。
2、在涂料耐火骨料中配入某些助熔成分，在浇注温度下适度熔融，形成一层致密无缝的玻璃体。
3、选用细粒度的耐火粉料。
机械铸造生产中快速成型技术的应用
机械铸造生产中快速成型技术的应用摘要：铸造工艺是传统机械制造常用到的一种方法，随着社会和技术的不断发展，日益显现出局限性，比方说制作周期太长，质量不够稳定，不能有效确保部分重要部件的质量要求和周期，特别是当短时间修复个别重要机组时，传统铸造技术常常无法满足现实的需求，且执行起来风险较大，最终容易导致成本的增加。
快速成型技术能够有效的避开上述不利因素，提供设计的速度，可以实现不用制模的情况下也能制造工件的构想。
因此，本文对机械铸造生产中快速成型技术的应用进行分析。
关键词：机械铸造；快速成型技术；应用在机械制造业的不断发展中，传统的制造工艺因为技术的限制难以满足现代生产的需要，所以，在铸造的过程中需要积极引进先进的技术，确保市场占有率以及产品的质量，提高市场竞争力。
快速成型技术可以把原来的设计进一步加工并且形成实体，不利用模具也可以塑造形状。
利用快速成型技术生产的模型可以用到产品使用功能验证以及设计验证等方面，对产品设计及优化增加依据。
确保产品的开发成功率，有利于缩小产品的开发周期，降低成本投入。
1快速成型技术概述快速成形技术又可以叫做快速原型制造（RapidProto typingManufacturing，简称RPM）技术，产生于20世纪80年代的后期，是基于材料堆积法的一种高新制造技术，被认为是近20年来制造领域的一个重大成果。
它集机械工程、CAD、逆向工程技术、分层制造技术、数控技术、材料科学、激光技术于一身，可以自动、直接、快速、精确地将设计思想转变为具有一定功能的原型或直接制造零件，从而为零件原型制作、新设计思想的校验等方面提供了一种高效低成本的实现手段。
即，快速成形技术就是利用三维CAD的数据，通过快速成型机，将一层层的材料堆积成实体原型。
快速成型技术发展至今，以其技术的高集成性、高柔性、高速性而得到了迅速发展，传统的快速成形技术使用的是“去除”加工法，即部分去除大于工件的毛坯上的材料来得到工件。
铸件成形新技术及其展望PPT课件
► 该方法兼有气冲造型和高压造型两者之优点。该方法根据 多活塞原理将压实板划分成若干个区域，每个区域的向下 冲程可以分别调节，以产生与模样轮廓相对应的型砂紧实 度。
► 动力冲击造型机的基本结构与现代的其它常规造型设备一 样，是由机架、铸型升降台、安放模样的垫板、填砂容器、 砂箱、填砂框及紧实单元等组成。其中，紧实单元主要是 由—个气动一液压缸操纵的驱动装置和有多个舂砂杆的紧 实头组成的。紧实头（冲击头）的长和宽与砂箱的内口尺 寸相适应，在它的机壳内装有许多气缸，气缸的活塞杆与 直径为50～60mm的圆柱形舂砂杆相连结，舂砂杆可以穿 过机壳底部的舂砂板而紧实型砂。舂砂杆之间的间距为 40～50mm，由气缸的组装来调节。每一个气缸通过一个 单独的控制阀与压缩空气源相连结，这样可以按照要求精 确地调舂砂杆冲程的长度和舂砂压力，对气缸进行预加载， 实现根据模样的轮廓预选不同的紧实参数。
► 该方法是在填砂后，向砂箱内通入压缩空气，形 成较高的压力，对型砂进行第一次预紧实，停止 供气后，快速打开模板下部的排气阀，使压缩空 气高速通过并排出，同时带动型砂高速流动，进 行第二次紧实，完成造型。
► 这种造型方法的特点是：
► 1）对最复杂的凹处和难以填充的模板可进行有选 择的预紧实，能够清晰地复制出最小轮廓；
图2 精确砂型可控压力铸造铝合金发动机缸体
► 航空、航天工业采用的高温合金单晶体定向凝固熔 模铸造燃气轮机叶片见图3，是精确铸造与高科技 的完美结合总之，面向21世纪的、绿色环境下的铸 件成形技术的总目标是高质量、短周期(或短流程) 及低成本。
► 近年来，我国铸造业有了很大的发展，铸件年产量 已达1千万吨左右，为机床、汽车、拖拉机、机车、 飞机、船舶、动力、冶金、化工和重型机器制造业 等提供了各种铸件。
铸造用模具快速成型工艺及性能研究
铸造用模具快速成型工艺及性能研究作者：王闯来源：《科技风》2019年第05期摘要：脆性材料主要通过铸造工艺形成，模具应用质量影响了产品的最终质量。
我国近年来逐步扩大铸造市场的需求，一定程度推动其发展。
传统模具主要采取手工方法，质量缺乏稳定性，操作时间较长，生产环境不佳，一定程度约束了模具的可持续发展。
目前，随着不断加快的市场竞争，工业发展也体现出成本低、质量高、品种多的特点。
在这一前提下产生了快速成型技术。
本文针对这一工艺，提出其原理和应用方法，简单分析了需要注意的问题。
关键词：铸造模具;快速成型;工艺性能铸造是十分关键的技术，其应用在复杂零件材料中形成巨大的优势，但整体柔性不足。
快速成型工艺在铸造用模具中的融合应用，可以有效降低零部件的生产成本，提升生产水平，与市场发展需求高度相符。
这项技术能够为精密性铸造工艺提供必需的蜡模，有效压缩了制作传统蜡模所需的时间，提升了柔性水平。
一、技术性能分析在二十世纪八十年后期产生了快速成型技术，属于全新的堆积制造材料工艺，也是制造行业取得的重大研究成绩。
其全面综合了各个学科知识。
可以自由、迅速和准确的改变设计思路使其转变为具备一定性能的原型。
进一步为制作零件、检验设计思想等提供了一种成本低廉的实际手段。
其中选择性激光烧结技术（SLA）根据分层叠加理论，由于计算机带来的全面控制功能，通过激光能量烧结、逐层堆积粉末材料使其成形。
首先，需要制作样品三维模型，之后通过软件获得各个层次的处理加工数据，形成文件。
烧结之前，科学设计各种工艺参数，在预先设定的温度下加热粉料提升至送粉缸，由于铺粉棍的影响下在工作平台上平铺粉末，计算机控制形成的激光束对额定速率和功率截面轮廓有效扫描。
扫描以后的粉末产生实体轮廓，而尚未扫描的部分则对下一粉末层提供支撑。
当结束第一层扫描操作后，向下一分层成功转移操作台，有效抬高送粉设备顺利实施铺粉，直到产生扫描烧结，高度融合前后形成的实体片层。
不断反复，指导结束操作。
快速模具制造技术在砂型铸造模具上的应用
利用选择 性激光烧 结 (SLS)工 艺选用 树脂粉
末 , 可以使用小功率的激光进行成型 , 一般采用这种 方法在已有 CAD 模型的情况下 , 2 d ～ 3 d即可完成 整个 模具的 制造 。 熔 融沉积 (FDM )成型 的丝 材 。 理论上可以是任何加热熔化的材料 , 但目前一般是 树脂或塑料 。 用于直接制造砂型铸造模具 , 则还需 要提高其成型速度与表面质量 。
以上概略的介绍了几种直接制造砂型铸造模具 的快速制模方法 , 但在实际应用中还是以间接制模 为主 , 并且工艺多样 , 大部分工艺技术已成熟 。
2 间接制模
间接制模法是指利用快速成型技术 , 首先制作 母模 , 然后再以此母模为基础制造生产模具 。
1)陶瓷型精密铸造 陶瓷型铸造技术是由英国的肖氏 ( Show)兄弟 于本世纪 50年代发明的 , 在他们的基础上 , 经过多 年来的不断改进而发展起来的一种精密铸造方法 。 其制造过程为 :运用各种快速成型方法制造母 模 , 对母模进行适当的表面处理 , 然后涂上一定厚度 的陶瓷浆 , 再采用适当的方法固化模壳 , 烧去原型 , 然后预热模壳 , 浇铸 , 之后抛光修整即可 。运用此方 法关键是设置适合的收缩率 , 以保证模具的尺寸精 度 ;还要控制好预热温度 , 保证在浇铸的时候模壳不 变形 , 不开裂 。 该方法是较为成熟和可行的 。 2)熔模精密铸造 熔模精密铸造又称 “石蜡铸造 ”, 通常是在蜡模 表面涂耐火材料 , 待其干燥成壳 , 然后熔去蜡模 、焙 烧型壳和浇注 。其工艺过程与陶瓷型精密铸造基本 相同 , 其不同 点在于熔模精 密铸造是直接 利用 RP 原型做消失模或先利用 RP 原型翻制成硅橡胶 , 金 属树脂复合材料的母模 , 然后用母模制造蜡模或树 脂消失模 , 再进行熔模精铸 。 该方法适宜需要制造 多个模样的情况 。 也是目前实现与快速原型技术相 结合 , 进行快速模具制造的有效途径 。 3)砂型铸造 使用专用覆膜沙 , 用 SLS 成型技术直接制造砂 型 , 相当于直接快速成型砂基的壳体 , 然后浇铸就可 以得到所需模具 。 利用该方法所得到的模具表面无 法和以上两种方法相比 , 需要进行表面加工 , 以降低 其粗糙度 。 4)金属粉末激光烧结成型间接制模 该方法是先用覆膜金属粉末 , 烧结制作低强度 的暂时模具 , 然后再对此暂时模具进行处理得到高 强度的永久模具 。 其流程如下 : 三维 CAD模型 →覆膜金属粉末激光烧结成型 →加热脱脂 →高温烧结 →渗入低熔点金属 →后处理
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
快速砂型铸造用模具材料的新进展X X X焦作大学中图分类号：快速砂型铸造用模具材料的新进展专业名称：机械制造与自动化学生姓名：导师姓名：焦作大学机电工程学院毕业论文2009年 12 月中图分类号：密级：公开资料UDC: 单位代码： 11522 快速砂型铸造用模具材料的新进展Rapid Sand Casting Mold Material Progress姓名学制三年专业机械制造与自动化研究方向导师职称论文提交日期 2009/12/12论文答辩日期2010/01/04焦作大学机电工程学院摘要快速砂型铸造川模具材料是实现快速砂型铸造的重要因素。
分析和比较了当前快速砂型铸造川模具材料的现状并指出研究适合快速砂型铸造川模具材料和进行表而处理为今后的发展方向。
关键词:砂型铸造:模具材料:快速原型AbstractRapid River sand casting mold material is a rapid sand casting an important factor. Analysis and comparison of the current rapid sand casting mold material Sichuan suit the current situation and pointed out that rapid sand casting mold material and conduct of table Sichuan to process for the future direction of development.Key words: Sand casting; M old material; Rapid Prototyping目录引言 (1)1 快速砂型铸造 (2)2 快速砂型铸造用模具材料 (4)2. 1塑料模及树脂模 (4)2. 2快速原型纸质“模” (4)2. 3快速原型树脂模 (4)2. 4快速原型纸基或树脂基金属面模 (5)2. 5快速原型金属面硬背衬模 (5)2. 6快速原型金属模 (5)3 常用的各种模具材料的肖氏硬度及强度比较 (6)参考文献 (7)致谢 (8)引言砂型铸造是使用最广泛，生产量最大的一种基本的铸造方法。
砂型铸造用模具的材料,使用最多的是木材,此外,还有易熔金属、轻金属、泡沫塑料、环氧树脂和石膏、水泥等。
随着快速铸造技术的发展,又出现了一些新型的快速砂型铸造用模具材料，快速砂型铸造用模具材料制模周期是制约铸造生产周期的重要因素之一。
1 快速砂型铸造快速砂型铸造是——在砂型中生产铸件的铸造方法。
钢、铁和大多数有色合金铸件都可用砂型铸造方法获得。
由于砂型铸造所用的造型材料价廉易得，铸型制造简便，对铸件的单件生产、成批生产和大量生产均能适应，长期以来，一直是铸造生产中的基本工艺。
砂型铸造所用铸型一般由外砂型和型芯组合而成。
为了提高铸件的表面质量，常在砂型和型芯表面刷一层涂料。
涂料的主要成分是耐火度高、高温化学稳定性好的粉状材料和粘结剂，另外还加有便于施涂的载体（水或其他溶剂）和各种附加物。
快速自动成型技术与精密铸造相结合，能将CAD模型快速有效地转变为金属零件，为实现铸造的短周期、多品种、低费用、高精度提供了一条捷径，同时可以把传统的分散化、多工序的铸造工艺过程集成化、自动化和简单化。
基于SLS 的砂型快速铸造技术的工艺流程中有多个关键技术问题需要解决，其中主要包含：铸模的三维CAD造型、铸模的分型方式选择与处理、铸型的后处理技术、浇注工艺研究等。
在零件的三维CAD造型建立模型的过程中，必须首先根据零件的材质和结构确定工艺收缩量，其次要注意探寻零件(包括SLS原型)的变形规律并寻求解决变形的工艺方法(如在制作过程中尽量减少变形量，或者在设计的初期就设置反变形量以克服变形引起的负面影响等)。
对于一些形状复杂的零件，也需要采取相应的分型方式(如曲面分型和增加分型面等)和较多的砂型组合才能完成造型，这不但给浇冒系统的设计和分型面的选择带来了更多的工作量，而且由于多个砂型组合必然造成精度的降低，因此也对后续的砂型烧结精度提出了更为严格的要求。
铸件浇冒系统的设计与分型面的分析和选择步骤完成以后，就可以进行三维CAD造型，然后对模型进行离散化处理，最后就可以利用快速成型设备进行砂型的成型。
直接利用激光烧结成型的砂型强度较低，表面质量也不够好，利用特殊的保护材料，在普通加热炉中按照制定的加热规范，经过约4 h焙烧处理，就可以得到高强度的树脂砂型。
为了改善铸型的表面质量，研制了一种具有较好综合性能的醇基锆英粉涂料，这种涂料具有避免砂型吸水受潮、简化操作、涂敷性能和悬挂性能优良、改善砂型表面质量效果显著等优点，同时利用醇基材料的燃烧过程可以将铸型预热，有利于金属液的顺利充型。
铸型的后处理工序完成以后，必须及时对砂型进行浇注。
这样既可以避免涂料因吸潮而起层，同时也可以避免砂型因存放过久而造成强度降低等问题。
经过后处理的激光快速制备的砂型强度较高，所以砂型的浇注过程与普通的砂型铸造差别不大。
为了避免浇注过程中出现跑火等铸造缺陷，可以利用普通的潮模砂进行埋箱操作。
处理后的砂型和浇注完成的铝合金铸件分别如图1和图2所示，可以看出铸件表面质量良好，无砂眼、浇不足、起皮等铸造缺陷，与未进行砂型表面处理的冒口部分相比较，铸件本体的表面粗糙度得到了较大程度的改善。
利用上述的快速砂型铸造技术可以大幅度的缩短铸件的制造周期，上述散热片零件的普通砂型铸造过程约需要3 d，而利用快速砂型铸造技术，其生产周期可以缩短至10 h以内。
对于快速成形的零件而言，还具有尺寸在一定范围内任意缩放、所见即所得，返回修改容易，设计、修改、验证、制造同步等优点。
对于当前越来越多的新产品样件试制而言，快速砂型铸造技术不失为一种快速有效的工艺技术。
砂型铸造用模具的材料，使用最多的是木材，此外，还有易熔金属、轻金属、泡沫塑料、环氧树脂和石膏、水泥等。
随着快速铸造技术的发展，又出现了一些新型的快速砂型铸造用模具材料。
2 快速砂型铸造用模具材料制模周期是制约铸造生产周期的贡要因素之一。
快速砂型铸造卞要是指实现快速制模的工艺，现在常用的快速制模工艺与选用的材料如下。
2. 1塑料模及树脂模选用塑料来制作砂型铸造用模具材料可以兼容木模和金属模的优点，用塑料制作的模样不仅表面光洁、不易变形，有良好的耐磨性和抗腐蚀性。
同时贡量也较轻，使用和运输方便，特别是塑料模容易复制和修复，降低模样的制作成本。
但是，塑料模制作过程较复杂，要先制造阳模和阴模。
因为是用环氧树脂作基料，因此阳模的固化时间长，脱模后还要烘烤3 ～ 4 h,增加了能耗，延长了制模周期。
近些年，研制专门用于砂型铸造用模具的树脂材料。
这种树脂模在实用性与经济效益方面更优于塑料模。
实践证明，一个新型树脂模的使用寿命相当于3个木模，而贡量仅为金属模的1/ 4～1/ 5。
同时模具制造周期也大大缩短，为实现快速铸造提供了保障。
在塑料模样中，泡沫塑料气化模的应用近年也比较突出，由这种材料开发出了实型铸造方法。
新型气化模材料的开发，可以极大地促进实型铸造和快速铸造方法的发展。
2. 2快速原型纸质“模”由快速原型(LOM)方法直接制作的纸质“模”，是由经特殊处理的纸经切割、叠加而成的。
在这种纸的下面涂覆有高温热熔胶和改性添加物。
因此，由这种方法制作的纸质模坚如硬木，有较好的力学强度和抛光性能，能承受200℃高温，可以进行切削加工，经适当的表面防潮处理（如喷涂清漆、环氧基涂料等）后，可以替代传统的木模。
采用这种模具的优点是:无需高水平的木模工和相应的木工机械，可以根据设计的图纸，就能在很短的时间内，用激光快成形机制作相当于“木模”的高精度模具，对于制造形状复杂的模具，这一优点尤为突出。
其缺点是后续打磨处理耗时费力，导致模具制造周期延长、成本提高。
用快速原型(LOM)方制造的纸质模，能直接用于快速砂型铸造的造型，可以贡复制造50～100件砂型。
2. 3快速原型树脂模经快速原型(SLS)方法制造的模样，再经树脂灌注后可以强化其内部结构和表面性能，该模样可以直接用于砂型铸造。
快速原型(SLA)方法制造的树脂件强韧性好，可以作为小批量的砂型铸造用模具。
部分树脂模也可以用作实型铸造方法中的气化模。
焦作大学机电工程学院毕业论文 2 快速砂型铸造用模具材料2. 4快速原型纸基或树脂基金属面模砂型铸造用金属模一般用铸造铝合金经切削加工制成。
对由快速原型(LOM)方法或SLS SLA等方法直接制作的纸质或树脂基模，可以经表面金属电弧喷镀和抛光后用作砂型铸造用金属模。
通过表面处理技术的复合可以极大改善这类模样的表面性能，如电弧喷镀和刷镀技术的复合等。
2. 5快速原型金属面硬背衬模对于承受工作压力较高的模具(如用在震压式造型机、高压造型机上的模具)，可以用下述方法快速制造金属面和硬背衬的铸模。
制作方法是先用快速成型机(LOM ,SLS ,SLA等方法)制作母模，在母模表面上喷洒脱模剂，用电弧喷镀或等离子喷镀法在母模表面喷镀金属(厚度1. 6～6. 4 mm)以形成金属壳体，移去母模，在壳体的背面注入金属基合成材料或环氧树脂，经表面抛光，制成金属面、硬背衬的铸模。
这种方法的优点是铸模的力学性能较好，而目，由于喷镀所得铸模的轮廓紧贴母模的工作面，其精度仅仅取决于母模的精度，不会因所喷镀金属层的厚度不均匀而影响铸模的精度。
因此，该方法操作比较简单、精度易保证。
2. 6快速原型金属模用快速原型(SLS)方法，采用高功率激光(1 000 W以上)，对金属粉末进行扫描烧结，逐层叠加成型，成型后的工件经表面后处理(打磨、精加工)后完成模具制造。
用这种方法可以简化制造工序、缩短周期、降低成本，但所获得的模具的强度不高，击经进一步渗入低熔点金属等处理后才能使用。
用快速原型(LOM)方法采用金属箔代替纸基材料，也可以直接成形为金属模。
焦作大学机电工程学院毕业论文 3 常用的各种模具材料的肖氏硬度及强度比较3 常用的各种模具材料的肖氏硬度及强度比较常用的各种模具材料的肖氏硬度及强度比较见表1。
表1各种模具材料的肖氏硬度及强度比较Tab. 1 C<;nparision between shore hardness and strengtheon<;ernin g all kinds of mold material模具材料硬度/HS 抗旅强度/MPa LOM垂直于纸而45 66LOM平行于纸而17 66铝模40 153 松木木模20 81由表1可以看出，铝合金模的强度与硬度最高，因此，从模具整体强度看铝合金模的用寿命为最高，而用快速原型方法直接制造的模具强度较低。