砂型铸造用尼龙芯盒激光快速成型技术研究

作     者：崔意娟 

作者单位：中北大学 

学位级别：硕士

导师姓名：白培康

授予年度：2009年

学科分类：08[工学] 080502[工学-材料学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 

主      题：快速成型 选择性激光烧结 芯盒 尼龙粉 浸树脂后处理 

摘      要：快速成型(RP)技术是近年来倍受学术界和制造业关注的一种先进成型技术,快速成形技术作为诞生仅十余年,已成功地实现了快速原型制造,目前正向决速模具制造方向迅速发展。目前世界上应用最广的RP成型方法之一是选择性激光烧结(SLS)。 尼龙粉末的选择性激光烧结技术是目前世界上研究的热点,制造出来的原型件强度高,韧性及耐疲劳性好,适合多方面的功能测试。本文主要研究内容和结果如下: 研究了尼龙粉末激光烧结工艺参数的优化,以影响制件烧结密度和尺寸精度为测量指标,采用正交实验的方法,对尼龙粉末进行大量的烧结工艺试验,利用方差分析法,获得了尼龙材料激光烧结的最佳工艺参数组合以及各工艺参数的影响规律。得到了激光烧结尼龙粉末的最优工艺参数为激光功率10W,预热温度90℃,扫描速度2000mm·s,铺粉厚度0.15mm。并用最优参数烧结了尼龙芯盒。 比较全面的分析了影响制件精度的主要因素,重点探讨了尼龙材料SLS成型的两个难点-收缩和翘曲的产生机制,定性分析了成型收缩的组成、计算以及收缩与烧结工艺的关系,阐述了翘曲变形的根本原因、发展趋势,并提出了改善的措施。 对尼龙试样进行了浸树脂后处理配比试验,对处理后的试样进行力学性能测试对比。实验证明,经过后处理的烧结件的精度和机械性能得到了明显的改善,且确定了树脂的最佳配比。通过对烧结断面进行电镜扫描,从微观上分析了后处理前后制件的组织变化,发现后处理完的制件内部孔隙数量少、尺寸小,制件致密。并对尼龙芯盒进行了浸树脂后处理,经过外观检测、尺寸测量,结果显示满足技术要求。 最后选用树脂砂作为砂芯用砂,用尼龙芯盒成功制得了砂芯,其尺寸精度、表面精度均达到了使用要求。