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“3D打印”+“传统制造”解决高端复杂薄壁构件

http://www.printing.hc360.com2017年02月22日17:21 来源:互联网T|T

    3D打印增材制造蜡模技术和石膏型真空增压技术相融合是“3D打印”+“传统制造”解决高端复杂薄壁构件的一种新生产手段。采用蜡粉3D打印的蜡模具有熔点低、收缩小、表面光洁、变形量小等特点,解决了长期以来3D打印的PS粉模熔点高、收缩大、发气量大等造成的脱模不完全、模壳开裂和环保问题。石膏型真空增压技术具有复模性优异、热导率低、型腔表面光洁、构件尺寸精确、表面质量好、压力补缩。利用3D打印蜡模强的脱模性、石膏型真空增压技术的优异复模性和成形的优点,特别适合于尺寸精确、表面光洁、内部质量要求高的中小薄壁复杂轻合金构件的精密成型。本文通过介绍一些典型复杂薄壁构件案例,进一步展示3D打印增材制造蜡模技术和石膏型真空增压技术相融合的优势。

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一、意义

    迄今为止,复杂薄壁构件大多采用诸如车削、铸造、锻造和焊接等方法制造。近年来高速切削及电解加工技术在复杂薄壁零件加工中也取得了很大的进展。然而复杂薄壁构件由于结构复杂,零件刚性较差,强度弱,在车削或锻造、焊接加工过程中容易发生加工变形,使零件的形位误差增大,加工质量难以符合要求。尤其是铝合金复杂薄壁构件的加工一直是个难点。

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   采用传统铸造工艺来制造复杂薄壁零件困难很多,目前国内外普遍采用金属模具压型获得零件的蜡模,然后通过精密铸造生产复杂薄壁零件,这种方法存在制模周期长、成本昂贵等问题。美国太克公司生产的波音767飞机上的燃油增压泵壳体。其外形和结构都非常复杂,用A356铝合金浇注成形,重6.3kg。该铸件模组由22个蜡模分别压制后再组合成四个组合蜡模,然后把这四个组合蜡模组装成增压泵壳体整体蜡模,用石膏混合浆料灌注成石膏型,在真空下浇成铸件。  

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    又如航空电子仪器设备的壳体和机架,为保证电路系统工作稳定,希望将屏蔽室、印刷电路导板、散热系统一次铸出,形成整体的机壳铝铸件。同时为了提高散热效率和加强结构刚度,在铸件表面上铸出大量扁薄的散热片和凸块等,还可铸成夹层结构。美国波音公司研制生产的空射巡航导弹AGM-89B,该导弹弹体80%使用了铸件,整个弹体用9个大型整体铸件代替44个铝精密模锻——机加工——焊接而成的组合件。我国目前生产复杂薄壁铸件的主要方法是先生产金属型模具再结合低压铸造、差压铸造、真空吸铸及调压铸造等工艺制造出复杂薄壁金属件,这种方式工艺开发周期长、出品率和成本率很低,费用高。采作快速熔模技术(3D打印增材制造蜡模和石膏型真空增压相融合的技术)可以从根本上解决我国在复杂薄壁铸件生产中存在的问题,提高复杂薄壁铸件的质量,缩短开发制造周期,降低其生产和研制成本。

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