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<正>提高空心涡轮叶片整体式陶瓷铸型中温强度的研究空心涡轮叶片是航空发动机、燃气轮机的关键部件之一。基于光固化快速成型的空心涡轮叶片整体式陶瓷铸型制造方法,可有效克服传统熔模铸造开模成本高、制造周期长等缺陷,但采用凝胶注模技术成型的陶     

光固化3D打印用于陶瓷制备的研究进展

光固化3D打印制备陶瓷和熔模铸造消失模技术近年来得到市场的青睐,现将技术涉及的关键工艺及研究进展进行整理.光固化3D打印制备陶瓷技术涉及到制备浆料、光固化成型和烧结等过程,每一步都会影响最终陶瓷产品的质量.光固化3D打印制备消失模技术的成功应用,对于缩短陶瓷型壳制造周期、提高熔模铸造生产效率具有重要意义,但阻碍光固化成型熔模铸造制备陶瓷型壳市场化的技术难点在于获得膨胀率低和残留低的聚合物树脂配方.     

3D打印技术在陶瓷制造中的应用

3D打印技术作为区别于传统制造技术的一种新型技术,近年来在陶瓷制造领域得到了广泛的应用.该技术无需模具,可快速制备出形状复杂的陶瓷部件.系统综述了6种常见的3D打印技术包括浆料堆积成型技术、光固化成型技术、激光选区烧结技术、分层实体成型技术、三维打印成型技术、喷射打印成型技术在陶瓷制造领域的研究进展.综合3D打印技术在陶瓷制造领域的应用现状,展望了未来陶瓷3D打印技术的发展趋势.     

基于光固化成型的功能零件无模具快速精密铸造工艺

论述了基于光固化成型的功能零件无模具快速精铸新技术,该技术将激光快速成型技术与精密铸造工艺结合起来,特别适宜具有复杂形状的金属功能零件整体制造．在新产品试制和零件的单件小批量生产中,不需复杂工装及模具,可大大提高制造速度,并降低制造成本．通过烟机叶片的制造实例,对这项新技术的工艺过程进行了深入的研究,提出了适用于功能零件无模具精密铸造生产的中空内部支撑光固化原型结构．     

空心涡轮叶片陶瓷铸型微细结构负压吸注充型工艺研究

为了提高在基于光固化成型技术的空心涡轮叶片型芯、型壳一体化陶瓷铸型制造方法中陶瓷浆料对微细复杂结构的充型能力和铸型结构的完整性,提出了负压吸注凝胶注模工艺方法。以某型号空心涡轮叶片的冷却通道微孔为研究对象,利用细长管道充型原理,分析了凝胶注模工艺制造陶瓷铸型的充型行为。采用仿真分析的方法,在不同进出口压力差下,对冷却通道微孔简化模型负压吸注的充型情况进行模拟仿真,得到合理的负压吸注进出口压力差参考值,通过负压吸注实验和工业微米X射线成相系统检测对仿真结果进行验证。最后,分析了负压吸注工艺对陶瓷铸型性能的影响。研究结果表明:当氧化铝基陶瓷浆料固相体积分数为60%、负压吸注的进出口压力差为0.03 MPa时,可实现空心涡轮叶片冷却流道微孔结构的凝胶注模完整无缺陷充型,并且可以提高陶瓷铸型坯体的致密度和强度。     

先进陶瓷的精密注射成型

讨论了陶瓷粉末注射成型制备精密陶瓷部件这一新技术及其国内外发展状况.先进陶瓷精密注射成型的科学基础是现代高分子精密注塑理论和现代陶瓷制造技术,它将高分子流变学、陶瓷粉体技术、陶瓷工艺学和金属模具精密制造技术结合在一起.该技术突出的优点有:①可净近成型各种复杂形状的陶瓷零部件,使烧结后的陶瓷产品无需进行机加工或少加工,从而减少昂贵的陶瓷成本;②成型制品具有极高的尺寸精度和表面光洁度;③可实现微成型(M icro In jection Mold ing),制备μm~mm范围内的微型陶瓷零件;④成型过程机械化和自动化程度高,重复性好,便于规模化低成本生产.该技术已用于陶瓷发动机、通讯产业中光纤连接器陶瓷插芯(Ferru le)、计算机工业中光盘和磁盘驱动用陶瓷轴承和生物医学用陶瓷制品等精密陶瓷件的制造.随着微注射成型新技术的发展,微型陶瓷部件将应用于环境要求苛刻、结构复杂的MEMS系统.     

高固相Si_3N_4坯体光固化用陶瓷浆料流变性研究

光固化陶瓷浆料的高固相含量和低粘度是制备复杂、致密、高精度陶瓷的关键因素。通过对陶瓷浆料中的预混液、分散剂、粉末粒度、烧结助剂等因素对光固化Si_3N_4陶瓷浆料流变性能影响的研究发现,用800 nmSi_3N_4时,预混液分别采用EA和HDDA时,分散剂Darvan-c含量为1 wt.%时,引发剂用2 wt.%的819时,可制备出高固相、低粘度的光固化浆料。通过添加烧结助剂,可以进一步地降低浆料的粘度。。     

水泵铜叶轮陶瓷型芯的快速制造工艺

以水泵铜叶轮为研究对象,探索复合陶瓷型芯制备工艺.利用快速成型技术制备出树脂原型,通过陶瓷浆料配制、硅胶软模翻制,实现铜叶轮陶瓷型芯的快速制备.实验结果表明：制备的复合陶瓷型芯尺寸精度高,能满足使用要求,尤其适用于小批量、形状复杂的铸件.     

陶瓷模具CAD/CAM系统

由于传统陶瓷模具设计制造过程漫长且复杂,无法满足日益激烈的市场竞争要求。结合先进制造技术,本文提出了陶瓷模具CAD/CAM系统。并对系统中反求工程、陶瓷模具虚拟设计及模具快速制造等关键技术进行研究。采用陶瓷模具CAD/CAM系统可以提高资源的利用率和设计效率,缩短产品开发周期,降低制造成本,同时也能提高企业对市场的快速响应能力。     

改善陶瓷铸型溃散性的研究

本文探讨了陶瓷铸型溃散性差的烧结机理,研究了陶瓷材料的化学成分和颗粒组成、粘结剂的加入量以及附加物的作用对陶瓷铸型烧结程度的影响.经试验提出了改善陶瓷铸型溃散性的工艺配方,研制了溃散剂,并经小批量生产验证,清砂效率显著提高.     

采用快速原型树脂模铸造精密模具

直接利用激光快速成型的原型树脂模,结合陶瓷型精密铸造技术,制得了高精度、低表面粗糙度、高使用寿命的钢模具,通过考察陶瓷型的强度、表面稳定性、透气性和尺寸偏差,得到了获得高质量陶瓷型的最佳工艺参数;详细分析了焙烧温度、水量、无水乙醇量等工艺因素对陶资中性能指标的影响,通过运用扫描电镜对表面稳定性试样及强度试样断口进行分析,认为粉料与颗粒间的结合强度是获得高质量精密铸型的主要影响因素。应用此陶瓷型铸造工艺浇铸的铸钢模具,尺寸精度达到国家标准CT3－4,表面粗糙度达Ra3.2,可用于实际生产。     

基于PROCAST软件的铸锭形状仿真分析

目前对于硅锰合金的主流生产方式为坑池铸造,但该方法易产生严重粉尘污染并造成资源浪费.为了解决该问题,当前硅锰合金行业设计并制造了一种连铸粒化设备,利用锭模铸造方法加工硅锰合金,能够有效减少污染、节约材料并提高生产效率.为了对锭模铸造方法进行更全面的认识,利用PROCAST仿真软件,对半球体和半球圆柱体铸锭的铸造进行仿真...     

光固化立体造型熔模铸造工艺的研究

为了解决快速熔模铸造中型壳开裂问题，对树脂模型与型壳材料在消失过程中的热变形机理和型壳开裂条件进行了有限元分析，建立了原型一型壳热变形数学模型，并应用于新型燃气涡轮导向器的快速铸造．实验中当升温幅度较低时，涂挂厚度很小，型壳也不会破裂；当树脂模型在一个方向上的尺寸很小时，即使不抽壳，型壳也能保持完整而不破裂．研究结果表明：采用树脂制备方法，不仅可以简化传统制作蜡模的工艺步骤，而且大大缩短了制作周期；树脂模型精度、粗糙度对复杂铸件的传递特性，已成为该方法被广泛应用的一个重要的前提条件．     

球墨铸铁件收缩缺陷判据的研究

根据球墨铸铁件收缩缺陷形成 的本质,对铸件凝固过程中形成的孤立区进行了体积变化计算,并以孤立区的净体积变化量与引孤立区刚形成时的体积之比作为判别收缩制陷严重程度的依据,在呋喃树脂砂型条件下,针对不同模数、不同冒口颈尺寸的圆柱试样进行了模拟计算和浇注试验。在呋喃树脂砂型条件下,针对不同模数、不同冒口颈尺寸的圆柱试样进行了模拟计算和浇注试验。通过比较计算和试样解剖结果,确定了各模数试样恰好不产生收缩缺     

多相复合陶瓷的直接凝固注模成型

低成本、高可靠性成型工艺是多相复合陶瓷产业化的关键。直接凝固注模成型（ＤＣＣ）是一种全新概念的净尺寸陶瓷成型技术。该文报道了ＤＣＣ成型的基本原理和工艺，讨论了将ＤＣＣ成型工艺应用于多相复合陶瓷必须解决的关键问题。提出了多相复合陶瓷胶态注模原位凝固成型新工艺。     

基于虚拟模具技术的铸造过程热应力分析

为了在铸造过程中有效分析预测裂纹倾向、变形和残余应力,从而为铸造工艺设计人员提供改进、优化工艺的科学依据,保证铸件尺寸精度及稳定性,提高铸件质量,提出了虚拟模具技术。虚拟模具技术仅使用了铸件部分的有限元网格分析铸造过程中的热应力。在虚拟模具技术中,弹簧杆单元是用来考虑铸件和模具的接触,一般来说,模具的体积相比铸件大得多,因此该方法能够大量减少网格数,节省大量的计算内存和时间。通过与传统的接触相比较,验证了该技术是可行的。     

基于 PIV 技术的板坯连铸结晶器内钢水流动行为研究

利用粒子图像测速技术,以200 mm×2040 mm板坯连铸结晶器为原型,建立1：4水模型进行实验,对结晶器内钢液流动形态、流速及各流态所占比例、液面波动、以水口为中心结晶器两侧对称点速度随时间的变化、水口两侧液面水平流速、水口两侧对称位置液面至结晶器底部垂直方向速度和钢液对两侧窄面的冲击深度进行系统地研究和分析,并对比拉速的影响.研究表明,粒子图像测速技术不仅可以测量结晶器内流场流速,还可以对流场对称性进行全方位、多角度定量分析,为研究连铸参数变化,比如拉速、水口结构和水口浸入深度,对板坯连铸结晶器内钢液流动及对称性的影响提供一种较为精确的方法和思路.通过分析得出,在本实验条件下拉速0.5 m·min-1优于0.6 m·min-1.     

ProCAST在汽车轮毂制造中的应用

为适应人们对汽车轮毂款式的追求,缩短汽车轮毂的研发周期迫在眉睫。应用CAD软件UG创建轮毂和模具的三维模型。借助CAE软件ProCAST自定义材料数据库,并模拟铸造过程。通过研究铝液充型和凝固过程,分析温度场变化、固相比例、Niyam判据以及缩松和缩孔等。研究表明：轮毂轮辋上下边缘以及浇铸中心处容易出现缩松和缩孔。在轮辋中心处、轮辋与轮辐交接处的模具区域采用保温措施,在与浇铸中心缩孔密集处接触的模具区域适当增加冷却强度,可实现顺序凝固,获得高质量的铸件。试验结果为汽车轮毂生产企业新产品的研发提供理论预测以及改进建议。     

Conversion of Rapid Prototyping Models into Metallic Tools by Ceramic Moulding—an Indirect Rapid Tooling Process

A process to convert models made by rapid prototypi ng techniques like SL (stereolitography) and LOM (laminated object manufacturing) or by conventional techniques (silicones, resins, wax, etc.) into metallic mould s or tools has been developed. The main purpose of this technique is to rapidly obtain the first prototypes of parts, for plastics injection, forging or any oth er manufacturing process using the tools produced by casting a metal into a cera mic mould. Briefly, it can be said that the ceramic...     

TiO_2对连铸保护渣非等温结晶过程的影响

采用热丝法、X射线衍射(XRD)以及矿相方法研究TiO2对保护渣非等温结晶过程的影响.结果表明:枪晶石是含钛保护渣的主要物相.在综合碱度为1.3的基础渣中加入质量分数2%～8%TiO2后,随着TiO2的加入,渣样开始析出了少量的Ca2SiO4、Ca2Al(AlSi7O7)、Ca2SiO2F2和CaTiO3晶体.虽然加入TiO2,促进了析晶种类的增加,但保护渣的结晶过程的时间延长,且保护渣的结晶速率和结晶率降低.因此,加入TiO2后,抑制了保护渣的析晶,从而保证在控制渣膜热流的前提下,提高玻璃态的比例以改善润滑.