快速铸造

希望大家记住两点：
1.科学技术在不断发展，使零 件制造技术也在不断发展，高新技 术不断产生
2.铸造在和高新技术结合以发 展自己
➢能方便进行修改，提高制造柔性 ➢省时、省费用
3.RP是发展速度最快的制造技术
在不到十年中： 从1家公司1种设备 30多种设 备，有数百家单位开发
二、几种快速成形技术
1.SLA（立体光刻） Stereolithography Apparatus
SLA原理示意图
SLA法：
工艺稳定，精度±0.1%
DSPS法：
Sololigen Inc.生产该工艺的设备， 最大有效工作空间400×400×400mm， 一般制型壳需9~20h。
每个型壳成本约250~2500美元。
特别适合于生产精密的小铸件
快速铸造它是快速成型技术 在铸造中的应用，有两类：
1.间接RP—铸型制造技术 2.直接RP—铸型制造技术 快速铸造仍在发展中
模样制造时间5~30h
设备主要有3D System Inc.的SLA 系列及Light Sculpting Inc.的LSI系列
例：为德克萨斯仪器厂节约了18500美 元，并使其导弹铸件三周产量超过十二 周正常生产。
2.SLS（激光分层烧结法） Selective Laser Sintering
SLS法工艺示意图
0.28 0.18 2.35 2.83
PCM所用对甲苯磺酸的基本性能指标
型号 GS03
密度 /(g/cm3)
粘度 (20℃)/MP
a·s
总酸度(% 以H2SO4
计)/点
游离硫酸(质 量分数，%)
1.2~13 10~30 24~26 7.0~10.0
为降低铸型的发气性，制好的 铸型，应在250℃下焙烧2.5h后， 再用来浇注。此时，既能有效地减 少发气量，铸型终强度也可满足要 求。
FDM法：
加热头可将蜡、热蜡性材料的细 丝加热成液态、堆积成形
精度较低
设备主要有Stratasys Inc.的3D Moldeler125、IBM Inc.的RPS
例：美Biomet Inc.用它生产 钛合金熔模铸件
三、快速铸造
快速铸造分两大类：间接RP—铸型制造
直接RP—铸型制造
1.间接RP—铸型制造
利用SLS原理生产树脂砂型、砂芯
将覆膜砂铺上一层，在计算机控制 下用激光将此层烧结成型或芯的形状。 这样一层层成形，最后制造出所需铸型 或型芯。
这种方法在美、德均有应用，我国 也在研制中，用于中小铸型制造。
利用SLS原理可生产树脂砂型 芯的成型机（德国）和砂芯
从而使铸件生产周期大为缩短
直接RP—铸型制造——技术二 无木模的铸型制造（PCM） 传统有木模造型和无木模的铸型制 造可用下面两张图表示。
用RP原型代替木模、金属模或蜡模 生产铸件和模具。可用于砂型铸造、消 失模铸造、陶瓷型铸造、石膏型铸造、 熔模铸造等中。
具体来说，就是用SLA或SLS法的 塑料原型，或LOM法纸原型，或FDM、 SLS法蜡原型
使用陶瓷型铸造、石膏型铸造、 熔模铸造、消失模铸造和树脂砂铸造 来翻制铸件和模具。
各种铸造方法比较
PLCM-1500型设备外形图 （北京殷华公司与广东佛山峰华公司提供）
例如用无木模的铸型制造法生产叶轮铸件
叶轮砂芯分块造型示意图 a）叶轮砂芯整体 b）叶轮砂芯六分之一
整体造型示意图 1——下型 2——砂芯 3——上型
直接RP—铸型制造——技术三 DSPS陶瓷型壳法：
Direct Shell Produtction Casting DSPS法可直接生产出熔模铸造用型 壳，工艺示意图见下图
LOM工艺原理图
LOM法： 精度±0.1% 速度较快，只要切出内外轮廓 成本低 设备、生产公司多，有国产设备
例：Dirtend铝铸造厂用它生产 200mm×200mm×250mm， 壁厚1.5mm的热图象仪底盘铸件
4.FDM熔化堆积法 Fused Deposition Modelling
FDM法的 工艺示意图
SLS法与SLA法的区别：
液体光敏树脂
粉末
氦—镉激光器 CO2红外激光
SLS法：
精度±1% 蜡模生产速度0.5英寸/h 聚碳酸脂和尼龙生产速度1英寸/h 设备主要由DTM公司生产
例：美Porsche Inc.用它生产汽缸 头，生产周期4周，比原砂铸16周 大为缩短
3.LOM逐层轮廓成形法
Laminated Object Manufacturing
5~11
8~15
灰铸铁 HT400~500
0~4
0~10
球墨铸铁 各种牌号
0~4
0~10
铸钢 各种牌号
0~2
0~8
非铁合金
—
4~11
8~15
各种催化剂对树脂砂型强度的影响
催化剂
苯磺酸 水溶液
对甲苯磺 酸水溶液
硫酸乙酯
磷酸
不同时 2h 0.75 0.35 间的强 度/MPa 24h 1.812 3.09
传统树脂自硬砂造型流程示意图
无木模铸型制造工艺原理示意图
无木模的铸型制造使用的呋喃 树脂ZFS 3.0N—A—0.4，用对甲苯 磺酸作催化剂。
再看一次制型过程图
无木模铸型制造工艺原理示意图
选用呋喃树脂的参考指标
铸件的材质
推荐采用的树脂
Leabharlann Baidu
名称
牌号
含氮量
含水量
(质量分数,%) (质量分数,%)
灰铸铁 HT200~300
CAD软件设计零件
添加浇注系统
完成铸模设计
加工流程：铺陶瓷粉末 加工流程：喷洒粘结剂 加工流程：逐层加工直 至铸模完成
清除未粘结的陶瓷粉末 而获得铸型
焙烧、浇注
用CAD软件设计零件，添加浇 注系统，完成型壳设计，型壳是一 层层制造的，每制一层先铺陶瓷粉、 按层信息喷硅溶胶粘结剂，整个型 壳制成后清除未粘结的陶瓷粉，则 得到型壳。再焙烧，以增加型壳强 度，即可浇注铸件。
➢使用硅酸乙酯，保证浆料有很高的强度，又能快凝 ➢硅酸乙酯32和硅酸乙酯40的比较
水解
硅酸乙酯32 硅酸乙酯40 平稳易控制
硅酸乙酯40更好
陶瓷型强度Mpa
常温
高温
2.96
3.88
3.46
4.99
（2）硅酸乙酯水解液加水量M=0.35， SiO2的质量分数为16~18%、水解液陈化 时间为20~24h；
熔模铸造 石膏型铸造 陶瓷型铸造 消失模铸造 树脂砂铸造
尺寸精度
CT4~6 CT4~6 CT5~8 CT6~8 CT10~12
表面粗糙度 /Ra/μm
0.8~1.6 0.8~1.6 3.2~12.5 3.2~12.5 12.5~50
用陶瓷型铸造生产快速金属型的工艺要点为：
（1）用硅酸乙酯40做粘结剂
铸造要不断吸收高新技术 以发展自己
快速铸造
———快速成形技术及在 铸造中的应用
一、快速成形技术简介 二、几种快速成形技术 三、快速铸造
一、快速成形技术简介
1.RP技术是近十几年出现的高新技术 RP——Rapid Prototype是机械
工程、CAD、数据技术、激光技术及 材料科学的集成。
2.RP是在计算机控制下，将材 料精确的堆积成零件
（3）耐火材料种类按所生产模具合金而 定，粒度以级配料为佳；
（4）采用有机催化剂；
（5）喷烧工艺：取模后立即喷烧；
（6）焙烧温度应在600℃以上。
快速成型生产的蜡模
快速成型生产的塑料模
快速成型生产的原型和铸件
铸件
原型
快速模具举例：塑料注射模具
生产赛车上用来保持刮水片与 放风罩接触的塑料件
快速模具举例：塑料注射模具
➢利用SLS原理可生产树脂砂型、砂芯 ➢无木模的铸造的原制造工艺（PCM） ➢直接型壳制造法（DSPS）
直接RP—铸型制造——技术一
利用SLS原理生产树脂砂型、砂芯
普通树脂砂造型中的一种；是将原砂、 树脂（酚醛树脂）、固化剂（乌洛托平）和添 加剂（硬脂酸钙）按一定覆膜工艺预制成覆膜 砂。在造型、造芯的过程中，当覆膜砂被加热 时乌洛托品分解，与树脂中残留的水分形成甲 醛，从而使酚醛树脂由热塑性变为热固性而固 化。
Wisconsin精密铸造公司为福特汽 车公司生产的部分塑料注射模具镶块， 材质工具钢
周期和成本仅为传统模具1/5~1/2
快速模具举例：压铸模具 如自动启动器端盖零件模具的生产
生产零件的SLA原形
翻制出硅橡胶模具
翻制出两付陶瓷型
浇注得到两付压铸模具
快速模具举例：熔模铸造用压型
2.直接RP—铸型制造 直接用快速成形技术生产出铸型， 种类主要有：