快速成形技術在鑄造模具制造中的應用

摘 要：本文的主要研究目的是詳細分析了RP（快速形成技術）的相關工藝原理，并簡要介紹了RP技術在鑄造模具（casting mold）中的相關應用，鑄造模具中主要包括的是以下幾個方面的磨具：其一，鑄造金屬模；其二，消失模；其三，木模；其四，蠟模。筆者將結合相關實踐經驗，將RP技術在鑄造模具中的相關應用進行科學的分析與總結。

關鍵詞：快速形成技術；鑄造模具；工藝原理

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2015.22.025

隨著社會的發展以及經濟技術的進步，現代企業需要在最短的時間內把自己的產品投放到市場中去，從而增強市場的競爭力，提高自己的經濟效益。而相關模具的開發時間比較長，制約了產品投放市場的時間，所以必須加強對相關模具的研發力度。

1 快速形成技術（RP）的基本概念

快速形成技術（Rapid Prototyping ，RP）也被稱為是快速原型制造技術，是一種在材料堆積法的基礎上發展出來的一種高新技術，能夠最大限度的滿足現代企業的相關要求。RPM集CAD以及機械類的工程技術于一身，可以非常精確以及快速的將設計的思想轉變成零件，為零件的制造提供低成本、高效率的保證。RP技術可以將更多的時間用于相關產品的設計以及完善上面，從而能夠在設計的過程中及時的發現相關問題，解決問題，尤其能夠解決模具生產的腳步跟不上產品的開發需要等問題。RP模具在制造的過程中被分為以下例中方法：其一，直接法；其二，間接法。直接法主要運用的是將快速成型之后的零部件進行有效的處理，舉例來說，噴涂原料，制作消失模以及木模等。間接法主要指的是利用快速成型的母模具或者過渡模具來得到鑄件，舉例來說，石膏模。

2 快速形成技術（RP）的基本特點

RP技術的出現改變了比較傳統的模具加工方法，RP有著以下幾個方面的特點：其一，制造速度比較快；其二，性能比較穩定；其三，適應市場的速度比較快。另外，RP技術的相關形成方式與復雜的零件沒有直接的關系，可以用于比較復雜的零件制造中。另外，鑄造的工藝本身有著制造成本比較低，工藝活比較繁多，另外不受逐漸的大小以及形狀的限制[1]。所以，從上述幾個方面來看，RP技術是復雜零件的主要解決辦法之一。

就目前的技術水平來看，比較快速的成形方法一般有以下幾種：其一，SLA（立體平板應刷成形方法）；其二，LOM（分層實體制造成形方法）；其三，SLS（選擇性激光燒結方法）；其四，FDM（融化成積成形方法）。SLA（立體平板應刷成形方法）的方法主要是通過紫外的波長來對樹脂進行全方位以及多角度的掃描，讓液態光敏樹脂產生一系列的聚合反應，在固化之后形成了一種三維的結構組織。LOM（分層實體制造成形方法）主要是通過激光束的照射從而能夠在單面上涂敷一層比較敏感的材料，在到達一定的溫度之后生成實體形狀。SLS（選擇性激光燒結方法）主要采用的是燒結好的粉末，在此基礎上生成原型。FDM（融化成積成形方法）主要是通過相關計算機來對塑料材料進行適度的加熱控制，并且有選擇的將材料固化之后生成一種比較立體的實體物質。

3 快速形成技術（RP）的相關鑄造模具

3.1 鑄造金屬模

利用RP技術可以直接制造出來金屬模，其具體原型是粘結劑物質，在形成初期其密度以及強度都比較低，在經過重復的燒結過程之后，其表層會脫掉粘結劑，從而在更深的程度上提高了強度以及密度。但是，在模具學的相關研究上，很難滿足實際的需求。在分層實體制造成形方法的作用下，制造出金屬模具，原型的精確度在101±0.12mm，表面的數值為1.5um。在一定程度上，可以有效的滿足砂型鑄造的相關要求。另外，間接法的使用也能夠制造出原型，并且再加上精確的工藝可以在原型的基礎上快速的完成工藝生產所需要的零部件。在利用好RP技術的基礎上，可以制造出精確的金屬模具，而此模具的性能也能達到市場的相關要求，從而提高市場的競爭力。

3.2 消失模

消失模主要采用的是SLS（選擇性激光燒結方法）的新工藝方法來構建出原型，在經過燒結方法的處理之后，可以制造出消失模，從而制造出生產金屬的相關鑄件。在此方法來看，其主要攻克的方向是金屬的流動性能以及鑄件的質量，降低燒結體密度。在氣化的生產工藝過程中。利用好傳統的聚苯乙烯，把與蠟像比較好的敏感度以及氣化溶解度合理的融合起來。此模具有著以下幾個方面的特點：其一，表面的質量比較好；其二，雜質比較少；其三，燒結體的強度比較高[2]。另外，在經過拋光技術處理之后，在表面上的鍍層可以有效的消除氣孔，從而比較明顯的提高尺寸的形狀以及質量，并且將不銹鋼等材料的鑄造變得更為高質量化。

3.3 木模

木模的制造過程一般采取的是傳統的手工藝，因此制作的時間會比較長，精確度會比較低，相對起一些比較復雜的鑄件來說，木模的制造過程太過于困難，而且制造此模具的師傅需要經過很多年時間的經驗累積，才能夠制造出一個比較好的模具。現代企業主要利用的是SLA（立體平板應刷成形方法）以及LOM（分層實體制造成形方法）的方式方法來代替傳統的工藝鑄造。

3.4 蠟模

一般情況下，傳統的蠟模制造方法均采用的是壓制性的方式來完成，因此很難滿足復雜零件的鑄件要求。尉凱晨，郭偉等學者在激光快速成形技術新進展及其在高性能材料加工中的應用一文中的相關研究表示，選擇SLS（選擇性激光燒結方法）的方法能夠最大限度的減少水玻璃的濕潤度能夠達到相關標準[3]。經過相關實踐證明，使用SLS（選擇性激光燒結方法）的方法可以快速而又精確的制造出蠟模。

4 結束語

模具生產零件的過程中具有節約資源以及效率比較高等特點，根據相關資料顯示，工業類的產品72%～85%以上都需要經過模具的處理，因此，模具對于工業領域來說有著重要的地位和影響。

參考文獻：

[1]陳永雄，梁秀兵，劉燕等.電弧噴涂快速成形技術研究現狀[J].材料工程，2010，15（02）：9122-9633，1268.

[2]吳任東，楊輝，張磊等.組織工程支架快速成形技術研究現狀[J].機械工程學報，2011，47（05）：1702-1763，1524.

[3]蘇海軍，尉凱晨，郭偉等.激光快速成形技術新進展及其在高性能材料加工中的應用[J].中國有色金屬學報，2013，14（06）：1567-1574，2639.