光固化立体造型熔模铸造工艺的研究宗学文第41卷第2期2007年1月西安交通大学学报JOURNALOFXI'ANJIAOTONGUNIVERSITYVol.41No1Jan.2007光I古I化立体造型熔模铸造工艺的研究宗学文，刘亚雄，魏罡，王伊卿,卢秉恒11211（1•西安交通大学机械制造系统工程国家重点实验室,710049,西安；2.天津一汽夏利汽车股份有限公司产品开发中心,300190,天津）摘要: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-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•实验屮当升温幅度较低时，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.关键词:快速铸造;树脂模型;型壳开裂;涡轮导向器中图分类号:TG249文献标识码:A文章编号:0253-987X(2007)01-0087-04InvestmentCastingProcessingBasedonStereolithographyPatternZongXuewenbLiuYaxiongl,\A/eiGang乙WangYiqingl,LuBinghengl(l.StateKeyLaboratoryforMechanicalManufacturingSystemsEngineering,Xi7anJiaotongUniversity,Xi'an710049,China;2.ProductsR&DCentre/TianjinFawXialiAutomotiveCo.Ltcl・/rianjin300190,China)Abstract:!nordertoavoidtheshellcrackingduringbakingprocessofquickinvestmentcastingbasedonstereolithography(SL)pattern,anexpandingmodelofSLpattern-ceramicshellispro-posedviaanalyzingtheinteractionbetweeninvestmentshellandSLpattern’thenthecrackingconditionofinvestmentshellisgiven.Thismodelhasbeenappliedinquickcastingofthenewen-gineturbinenozzlevane.Theexperimentalresultsshowthatifsuchtechnologyparametersasthebakingspeed,wallthickness’andSLpatternthicknessaresuitable’orthesizeofSLpatterninonedirectiongetsverysmall’shellcanbepreventedfromcrackingduringbakingprocess.Keywords:quickinvestmentcasting;stereolithographypattern;shellcracking;engineturbinenozzlevane快速成型(RP)具有快速、准确以及适合制造复杂实体的特点，并II在铸造工艺中具有重耍的应用背景⑴•将快速成型和铸造技术相结合产生的新铸造方法称为快速铸造技术(RC),它具有快速敏捷制2］造的特征［1-.RC在单件小批量熔模铸造中具有独特的优势，能加快产品开发和定型的速度［3］.目前，各种RP技术均可用于熔模铸造中,其中光固化立体造型(SL)具有表面光洁、尺寸精度高的特点，经熔模铸造得到的铸件表而质量和尺寸精度一般优于5］其他的RP方法［4-.基于SL的熔模铸造技术是通过在SL树脂模型表面浸涂数层耐火材料(浆料),经过逐层撒砂、干燥和硬化，通过高温焙烧的办法将其中的树脂模型充分燃烧气化，然后进行浇注而获得的铸件•但是，由于固化后的光敏树脂在燃烧气化消失过程中具有较大的热胀变形，比型壳材料的变形量大1〜2个数量级，因此容易引起型壳胀裂•此外，还伴随着一定的树脂发气和少量残留物，容易降低铸件质量•为了减小光敏树脂在燃烧气化前对型壳的热变形张力，一般在设计树脂模型时，需进行抽壳处理，尺寸较大的铸件则需在内部添加蜂窝状［6］收稿日期:2006-04-26,作者简介:宗学文(1964〜),男，博士生;卢秉恒(联系人)，男，教授，博士生导师，中国工程院院士.88西安交通大学学报第41.卷支撑，以减小涂挂过程中由型壳浆料的质量而产生的变形•本文针对光固化模型的热变形和焙烧消失工艺进行了理论分析和工艺实验研究，并结合新型燃气涡轮二级导向器的快速开发，给出了相应的快速铸件实例.[7-8]量;ar、as分别为型壳和树脂的热膨胀系数•设。slim为型壳材料的极限应力，根据式⑴式⑶得到抽壳圆柱体型壳不破裂的条件为〜os=rrsrsWoslimbrEr+bsEs(4)1快速熔模铸造的热变形分析1.1型壳热胀受力分析不同熔模工艺的型壳材料均具有透气性，再加上原型涂挂前气孔的设置，...