水基涂料涂覆工艺对3D打印砂型表面质量影响的研究

以涂料波美度、单次浸涂时间、浸涂次数等工艺参数为影响因素,设计了水基涂料浸涂正交试验,研究了以上因素对3D打印砂型表面粗糙度、涂料层厚度以及涂料层厚度均匀度的影响,得到水基涂料浸涂最佳工艺。采用该工艺,涂层表面粗糙度可以达到Ra3.2~Ra6.3,涂层厚度0.3~0.35 mm,且涂层均匀度好。实际验证铸件表面粗糙度可以达到Ra6.3。

3D打印砂型在机床工作台铸件上的应用

根据铸件结构、尺寸及现有3D打印设备等条件,规划了机床工作台铸件砂型的整体3D打印方案,确定了工作台铸件的浇注系统、工装配箱、熔炼工艺与关键参数,针对工作台铸件生产过程中常见的铸造缺陷进行了分析和预防,目前已大批量生产出质量稳定,成品率高的机床工作台铸件。

基于数值模拟和3D打印砂型的出气联通管铸造工艺设计及验证

针对小批量试制生产的出气联通管铸件,基于Magma软件进行铸造工艺建模、数值模拟分析,待工艺确定后,再采用3D打印方法进行砂型快速制作,并完成样件浇注。结果表明,采用数值模拟+3D打印砂型的方法是实现铸造工艺快速固化及铸件的快速铸造方式,节省了模具制造、改进所耗的大量费用,对快速响应生产具有重要意义。

铸钢件3D打印砂型芯用水基涂料的开发与应用

根据3D打印砂型芯的特点,研究了悬浮剂及粘结剂对3D打印砂型芯用水基流涂涂料流变性的影响,并优化最佳配比。试验了涂层烘干温度对砂型强度的影响,确定最佳烘干温度。通过应用验证,流涂涂层均匀光滑,提高了铸件的表面光洁度。

3D打印砂型在叶轮体铸件开发中的应用

3D打印作为一种新的制造技术在铸造样件或单品铸件领域应用优势凸显。采用3D打印技术实现形状复杂叶轮铸件砂型的直接打印成形,结合模拟仿真技术成功开发出叶轮体样件,无需投入高额模具制作费用,较大地缩短样件开发周期,实现样件的快速开发。

3D打印砂型芯用水基涂料流变性能的研究

通过选用不同悬浮剂进行复配,研究了其流变特性对3D打印砂型芯用水基涂料悬浮率、流变性能、涂覆效果等的影响。通过对比试验,确定了在采用流涂的涂覆方式下,3D打印砂型芯用水基涂料的推荐配方。试验结果表明:在钠基膨润土中加入凹凸棒土或海泡石,3D打印砂型芯用水基涂料的屈服值、触变率及湿涂层厚度均有提高,改善涂层的表面光滑度。其中,海泡石的加入对3D打印砂型芯用水基涂料的屈服值、触变率及湿涂层厚度的影响更明显。针对本文中的耐火骨料组合,3D打印砂型芯用水基流涂涂料的屈服值范围应在2690~2 790 mPa·s,触变率范围在5.5%~6.5%。在选择合适的悬浮剂组合条件下,无需加入流变助剂即可使涂料获得满足使用要求的流变效果。

3D打印砂型铸造Al-7Si-0.4Mg合金的组织和力学性能

利用ProCAST软件对不同壁厚(5~30 mm)阶梯件的充型和凝固过程进行模拟,结合模拟结果进行浇注实验,重点研究壁厚对3D打印砂型铸造Al-7Si-0.4Mg合金的微观组织和力学性能的影响。结果表明:随着壁厚减小,合金中α(Al)的二次枝晶臂间距、共晶硅尺寸以及含Fe相的尺寸均减小;而合金的致密度和拉伸力学性能显著升高。T6态下,合金的最高(壁厚5 mm)抗拉强度为279 MPa,断后伸长率为2.13%。随着壁厚减小,合金的凝固冷却速度增加,组织得到细化,致密度提高,合金的强度和伸长率提高。此外,3D打印砂型铸造的铝合金性能受到砂模粘结剂含量的制约,断后伸长率较低。

冲击压实工艺对3D打印砂型成形性能影响规律研究

设计制作了一种冲击压实铺粉机构,研究了冲击压实工艺对3D打印砂型成形精度和强度的影响规律,通过理论和实验对比分析了刮板、辊子和冲击压实三种不同铺粉工艺对砂型性能的影响,表明冲击压实工艺所打印砂型具有更高的精度和强度,且能够有效解决铺砂过程中的错层问题,有效改善铺砂质量。

基于砂型3D打印技术的壳体低压铸造工艺开发与验证

壳体型腔复杂且壁薄,采用传统工艺不仅造型困难,而且从模具设计到整体铸造工艺开发与验证,所用周期长、效率低,生产成本高。基于砂型3D打印技术快速制样优势,本文对壳体浇注系统采用随形设计方案,实现了型腔、叶片一体化结构成形制造,结合数值仿真计算分析,对浇注工艺进行设计优化,开展了浇注试制与铸件实物检测。结果表明,选用3D打印砂型整体成形工艺可实现复杂结构壳体的短周期、低成本与高精密制造,实现工艺样件的快速制造。

砂型3D打印技术在航空发动机领域的研究与应用

随着航空工业的快速发展,行业对航空发动机的性能和制造效率提出了更高要求。传统的砂型铸造方法已难以满足现代航空发动机复杂结构的制造需求。砂型3D打印技术作为一种新兴的快速成型技术,以其高效、灵活、精确的特点,为航空发动机的设计和制造带来了革命性的变革。本文综述了砂型3D打印技术的原理、优势及其在航空发动机领域的应用现状;分析了目前砂型3D打印技术在航空发动机领域应用存在的问题,并提出了相应的解决措施;通过应用案例分析,强调了砂型3D打印技术在提高航空发动机生产效率和质量方面的重要性。最后,对砂型3D打印技术在航空发动机行业领域的未来发展趋势进行了展望。

基于砂型3D打印技术的薄壁筒形件铸造成形技术

近年来,砂型3D打印技术取得了重大进展,利用有机粘结剂和树脂结合自硬化技术制作砂型已成熟,可运用于铸造行业,这解决了传统铸造方法普遍存在的生产效率低、工艺设计复杂等问题。采用差压铸造能够生产出性能优异的高质量铸件,当与3D打印技术结合时,能够快速获得复杂、精密的铸造成形零件。本文将3D砂型精密打印技术与差压铸造成形技术结合,采用ZAlSi7MgA铸造铝合金材质,试制了具有复杂内腔结构的薄壁筒形结构件。结果表明:产品附铸试样性能远优于国标要求,其中抗拉强度平均值达到348 MPa,提升18%,断后伸长率平均值为5.5%,提升83%,产品内部质量达到Ⅰ类铸件水平;经尺寸扫描分析,产品内腔单侧尺寸公差范围为-0.0976~+0.1089 mm,满足±0.3 mm的设计指标,实现了薄壁复杂筒形结构件的差压精密铸造成形。

基于砂型3D打印的汽车缸盖铸造工艺研发

为解决传统树脂砂铸造中存在的内腔尺寸精度低、清理难度大等问题,该文以某载重汽车发动机缸盖为研究对象,通过对铸件的工艺结构与质量要求的分析,提出一种采用砂型3D打印工艺生产此类铸件的工艺设计方法,在工艺设计时结合铸件结构和Magema软件的模拟分析结果,优化浇注系统、冒口、冷铁等铸造工艺设计,以避免出现缩孔、缩松、气孔、夹砂等铸件内部缺陷,从而保证了产品质量与新产品开发进度。

基于数值模拟和砂型3D打印的机匣整体重力铸造工艺研究

机匣具有内腔复杂、壁薄等特征,传统工艺方法难以在短期内对其进行整体铸造和性能验证。本文结合ProCAST数值模拟软件和砂型3D打印方法对其进行整体铸造工艺研究。模拟仿真得出:720℃浇注初温下,浇注8 s,铸件成形效果良好,充型平稳且顺序凝固。整体凝固达到46%时,铸件主体区域已凝固完毕,无孤立液相区,可有效避免缩孔类缺陷的产生。随后用砂型3D打印方法试制铸件,试制周期有效缩短至原时间的1/4。通过X-Ray与尺寸精度检测显示:铸件形状完整、无气孔和明显缺陷,尺寸精度符合标准,试制结果与仿真结果一致。

基于仿真与3D打印砂型的复杂铝合金壳体制造

通过工艺仿真,优化铝合金复杂壳体的浇注系统和冷铁设置。根据仿真优化结果,在3D打印砂型中相应的位置设置冷铁,通过设置合理的砂型配合间隙,表面涂刷涂料和低压浇注,生产出满足技术要求的复杂壳体铸件。

砂型3D打印类煤试样动静组合加载力学特性

深部煤矿巷道围岩软弱、裂隙发育,动载影响下易引发动力灾害,其中软岩及节理岩体动力学试验研究是解决上述问题的关键。3D打印技术因其能突破浇筑法在制作复杂节理试样上的局限,被广泛应用于岩石力学试验研究,而应用该技术的关键是所制类煤试样的静态和动态力学特性与天然岩石相似。基于砂型3D打印试样,通过开展单轴压缩、巴西劈裂等力学试验,揭示了砂型3D打印试样与煤样弹塑性力学特性的相似性,利用分离式霍普金森压杆(SHPB)装置开展不同动静组合加载试验,采用宏观破碎块度和细观电镜扫描综合分析等手段,对不同动静组合荷载下砂型3D打印试样的动力响应与破坏特征进行研究。结果表明:砂型3D打印试样的动态强度和组合强度与冲击气压的增大呈正相关关系,动态强度与轴压的增大呈负相关关系,组合强度随轴压的增大呈先增大后减小的变化,这说明岩石抵抗动载的能力随轴压的增大呈先增强后减弱的变化;随着静、动荷载水平的提高,试样的破碎块度逐渐细粒化,其中动载对试样破碎程度的影响最显著。揭示了砂型3D打印试样的动力学特性并验证了其应用于煤岩动力学试验的可行性,为采用砂型3D打印技术开展岩石动力学试验提供了重要基础,研究结果有助于进一步揭示不同地应力与动载条件下围岩动力破坏规律。

砂型3D打印技术对刹车盘铸造工艺的优化

通过比较喷墨砂型3D打印技术铸造工艺和传统砂型铸造工艺生产风道刹车盘的不同,展示喷墨砂型3D打印技术的优点及对铸造工艺的优化。

砂型3D打印材料对类软岩力学特性影响规律及机理

煤矿巷道围岩普遍岩性软弱、节理裂隙发育,软岩力学是煤矿巷道围岩控制的基础。由于软岩在力学与结构等方面的特殊性,物理试验中存在试样难以符合现场裂隙特征、离散性强等问题,严重制约软岩力学或裂隙岩体力学试验研究。3D打印技术因其数字建模、精度高等技术优势,突破了浇筑法在制作复杂裂隙试样上的局限,被广泛应用于岩石力学试验研究,但采用该技术打印成型的试件受打印材料和参数的影响规律还需深入研究。基于砂型3D打印技术,通过力学试验、声发射监测、电镜扫描等手段,研究不同类型砂粉和不同黏结剂饱和度对类软岩试样的力学特性的影响规律及机理。结果表明:不同类型砂粉由于其颗粒形状、粒径、排列形态等因素,对成型试样的力学特性、破坏模式等影响显著;黏结剂饱和度与试样强度呈正相关关系,相同砂粉类型前提下,改变黏结剂饱和度能将试样强度提高5倍,同时声发射事件信号与能量也随黏结剂饱和度的增大而增大。研究结果揭示了砂型3D打印技术用于软岩物理模拟上的适用性,为精确、科学地还原具体工程条件的软弱煤岩力学特性提供重要依据。

应用3D打印技术优化砂型铝合金低压铸造工艺

近年来,3D打印砂型技术日趋成熟,为铸件定制化、差异化、复杂化的设计提供了有利条件。壳体铸件采用3D打印砂型无模化低压铸造工艺进行生产,解决了生产周期长及产品尺寸精度低的问题,同时节约了制造成本。

应用砂型3D打印技术制备复杂铝合金铸件

砂型3D打印技术使传统铸造在工艺设计、砂型分型设计方面更加开放与灵活,在实际操作方面更加精确与快捷。根据砂型3D打印技术的上述特点,针对某复杂铝合金壳体铸件,开放式的设计浇注系统,同时结合模拟仿真技术进行工艺优化,然后进行砂型设计与打印、铸件制备与检验,实现在较短的周期内研制出满足技术要求的复杂铝合金铸件。

3D砂型打印用无机粘结剂的合成及其使用性能研究

合成了一种3D砂型打印用无机粘结剂,研究了其常温抗压强度、抗吸湿性、溃散性、稳定性等使用性能。结果表明,该粘结剂强度高、粘度低,能够实现快速硬化,抗吸湿性好,溃散性能优异,体系稳定,是一种性能优异的3D砂型打印用无机粘结剂。