拖拉機(jī)變速箱端面鉆孔專用機(jī)床設(shè)計(jì)（后端面）含8張CAD圖,拖拉機(jī),變速箱,端面,鉆孔,專用,機(jī)床,設(shè)計(jì),cad 快速原型制造硅砂模式基于選擇性激光燒結(jié) J.L. Songa,b,?, Y.T. Lia, Q.L. Dengb, D.J. Hub 中國，上海200030 , 上海交通大學(xué), 中國B校機(jī)械與動力工程； 太原030024 ,太原科技大學(xué), 學(xué)校材料科學(xué)與工程 摘要： 近年來,快速原型制造技術(shù)( RPM )中已逐漸走向成熟, 已被廣泛地用于制造功能性和實(shí)用金屬和陶瓷零件. 不過,研究選擇性激光燒結(jié)( SLS )的石英砂則非常有限. 實(shí)驗(yàn)中的快速原型制造的石英砂進(jìn)行了基于SLS . 微觀形貌的燒結(jié)模式,在不同的工作條件下觀察三維光學(xué)顯微鏡(庵) . 影響工藝參數(shù)如激光功率,掃描速度,重疊率, 激光光束直徑與粉末混合比對尺寸精度和燒結(jié)質(zhì)量調(diào)查系統(tǒng). 它表示, "走出效應(yīng)" ,變形的燒結(jié)樣品減少通過降低切片厚度和 優(yōu)化工藝參數(shù). 最后,有條件的選擇性激光燒結(jié)硅砂的方式獲得. ? 2006 Elsevier公司訴乙版權(quán)所有. 關(guān)鍵詞:快速原型制造; 補(bǔ)充; 硅砂模式; 燒結(jié)質(zhì)量 1. 序言 選擇性激光燒結(jié)( SLS )的一個重要分支,快速原型制造( RPM ) ,是結(jié)合計(jì)算機(jī)工程, 數(shù)控技術(shù),激光技術(shù)和材料加工技術(shù). 它也是世界上最重要的突破,在最近20年. 在加工前, 復(fù)合添加劑制造方法,可以用來制作三維任意形狀部件的CAD模式,而不涉及的 專用工具和模具. 因此,生產(chǎn)的靈活性和處理速度可以大大提高,導(dǎo)致時間和總成本可以降低. 相比其他的RPM技術(shù),廣泛的材料,如有機(jī)聚合物,蠟, 金屬和陶瓷,可用于前,后處理簡單,它是那么費(fèi)時. 由于 它一直高度集中,自發(fā)明在八十年代末已迅速發(fā)展[ 1-5 ] . 目前, 炎熱的實(shí)地研究的領(lǐng)域選擇性激光燒結(jié)主要集中在金屬加工, 陶瓷材料,取得了顯著成就,已經(jīng)取得的成果. 然而,作為一種豐富而廉價的原料, 研究補(bǔ)充硅砂還很有限[ 6-8 ] . 在這個文件中,快速原型制造硅砂模式基于選擇性激光燒結(jié)技術(shù)進(jìn)行了研究. 噴涂工藝參數(shù)對成形質(zhì)量的影響結(jié)合實(shí)驗(yàn)研究和微觀分析方法, 合格硅砂模式取得. 2 . 實(shí)驗(yàn)選擇性激光燒結(jié) 2.1 . 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)和材料 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)包括一個3kW分橫流CO2激光機(jī),自行設(shè)計(jì)和建造粉末壓裝置 一套計(jì)算機(jī)模擬軟件和西門子數(shù)控系統(tǒng). 精確的數(shù)值控制系統(tǒng)為0.1毫米. 原則的選擇性激光燒結(jié)系統(tǒng)顯示圖. 1 . 在SLS過程中, 粉末進(jìn)行了掃描沿預(yù)定軌道由激光束根據(jù)CAD模型的組件. 經(jīng)過掃描一層,活塞被降下來了距離一層厚度. 然后粉末預(yù)填在上燒結(jié)層粉末壓輥, 最后整個硅砂模式可以燒結(jié)掃描逐層. 實(shí)驗(yàn)材料所用的是自制的石英砂-酚醛樹脂(酚醛樹脂)的化合物. 主要成分的石英砂中SiO2:99%, Al2O3:0.22%,,而微TiO2含量,熔點(diǎn)為1750?C號 粘接劑酚醛樹脂粒度200網(wǎng)及軟化點(diǎn)105-115?C號 固化劑8-12成胺. 2.2 . 實(shí)驗(yàn)方法 為了考察了工藝參數(shù)對加工質(zhì)量及尺寸精度的燒結(jié)樣品, 長度,寬度及高度的多軌激光燒結(jié)樣品分別標(biāo)示為L號 鎢和H的影響激光功率P ,掃描速度六,重疊η, 激光光束直徑D和粉末配比φ對燒結(jié)質(zhì)量和準(zhǔn)確性分別研究的情況下, 其他參數(shù)不變,在實(shí)驗(yàn)結(jié)果的平均值多種實(shí)驗(yàn). 在焊接以后樣品, 表面的微形態(tài)學(xué)在另外工作之下情況被觀察了在KEYENCE 三維顯微鏡下。 3 . 結(jié)果與討論 3.1 . 準(zhǔn)分子激光功率對燒結(jié)質(zhì)量 形成機(jī)制的選擇性激光燒結(jié)石英砂在于吸收激光能量. 在加熱作用激光束,粘接劑軟化,熔融后固化, 石英砂顆粒被插入的粘合,構(gòu)成了固態(tài)連接骨架. 因?yàn)檐浕c(diǎn)硅砂相當(dāng)?shù)?大約只有110?C號 和優(yōu)化加熱淬火溫度約為250?三,所需的功率較低. 在此同時,因?yàn)闄?quán)力的激光切割機(jī)跳躍一系列的瓦特數(shù), 這導(dǎo)致一個很明顯的錯誤,同時分析了影響激光功率. 在另一方面,由于電流相對穩(wěn)定, 它可以用來作為參考值的激光功率. 據(jù)觀察,從實(shí)驗(yàn)中,在一次電流為0.8 , 粘接劑酚醛樹脂尚未完全融化; 在電流為1.0 , 燒結(jié)效果最佳; 而電力增加值1.2 , 樣品表面被碳化,并敬獻(xiàn)了黑顏色. 因此,優(yōu)化電流在實(shí)驗(yàn)條件下為1.0甲. 圖2 顯示不同的激光束 力量的作用在微被焊接的樣品的形態(tài)學(xué)。圖2(a) 顯示形態(tài)學(xué)原始的硅土沙子。它表示, 五谷原物硅土沙子是基本上一致規(guī)則半透明水晶提出在牛奶的顏色白色和蒼白黃色。在混合和按以后, 硅土的外部沙子由粘合劑, 硅土的空白包裝了沙粒用bonders 被填裝了。圖2(b) 微形態(tài)學(xué)在更低的力量, 它之下能被看見表面樣品提出淡黃的下面低力量, 零件的顏色黏合劑不充分地被熔化, 并且接合力量是不是足夠。在中等力量之下, 樣品的表面是在一種深褐色的顏色, 硅土沙粒是mosaicked 在堅(jiān)實(shí)黏合劑和形式一個半透明的保稅的身體與理想的被焊接的作用, 依照被顯示在圖2(c)。圖2(d) 顯示被焊接的表面下面更高的激光束 力量, 因?yàn)槟芰渴翘? 地方區(qū)域在表面當(dāng)前黑棕色顏色并且黏合劑被碳化了。 圖1. SLS 系統(tǒng)的原則。 3.2. 掃描速度F 的作用在維度被焊接的樣品 圖3 表明掃描速度的影響對維度被焊接的樣品在激光束直徑3 毫米, 重疊的寬度0.5 毫米、激光束 力量12W, 和粉末比率硅土沙子和PF 樹脂14:1 。以增加掃描加速, 樣品減退的長度、寬度和高度逐漸。這個結(jié)果原因是那以增加掃描速度, 激光束的停留時間在掃描斑點(diǎn)相應(yīng)地變短了, 當(dāng)激光束 力量是恒定的, 實(shí)際輸入能量在單位時間減少, 和熱受影響的區(qū)域并且被減少了, 導(dǎo)致a 維度變小樣品。 3.3. 重疊的作用η, 激光束直徑D 和粉末混合物比率Φ在樣品的高度 在實(shí)驗(yàn), 激光束直徑D 被設(shè)置了到3mm 調(diào)整defocusing 的數(shù)額, 重疊? 毗鄰掃描軌道變化了在0.5-2.0 毫米, 激光束力量的范圍 P 12W 是, 粉末比率嗎? 是11:1, 和掃描速度F 是650 mm/min 。用增加重疊, 焊接深度增加了。當(dāng)重疊被增加了, 激光束 能量的吸收增加了, 更多黏合劑的數(shù)量被熔化了, 并且變?nèi)岷偷酿ず蟿┑纳疃仍黾恿?。在情況下, 其它實(shí)驗(yàn)性參量是固定的, 激光束能量密度減少了以增加激光束 依照被顯示放光直徑, 和被焊接的深度迅速地被減少, 在圖4 。 圖2. 激光束 力量的作用在被焊接的樣品的微形態(tài)學(xué): (a) 原始的硅土沙子微粒(b) 低力量, (c) 中等力量, 和(d) 大功率。 圖4 并且顯示關(guān)系在粉末混合物之間比率? 并且被焊接的維度在激光束 的情況下察覺3 毫米, 激光束 力量12W, 重疊1.1mm 和掃描加速650 mm/min 。它能被看見, 以增加?, 樣品的長度、寬度和厚度輕微地變化, 但不非常極大。那是以增加粘合劑, 被焊接的樣品的維度輕微地增加。由于粘合劑內(nèi)容的減少, 連接橋梁在硅土沙子粉末之中減少了, 變?nèi)岷筒⑶胰刍瘏^(qū)域和混雜的粉末的深度減少了相應(yīng)地。所以, 耐壓強(qiáng)度被焊接樣品可能被提高以更高的黏合劑內(nèi)容, 但許多粘合劑導(dǎo)致很多變形并且收縮, 導(dǎo)致波動維度。PF 樹脂的固體化收縮收效一個區(qū)別在實(shí)際維度和被設(shè)計(jì)的部分之間被焊接的樣品, 但那里仍然有一些規(guī)則被跟隨。隨后實(shí)驗(yàn)的粉末混合物比率被選擇作為11:1 。 3.4. 崗位處理被焊接的樣品和質(zhì)量分析 在崗位之前處理, 有殘余的未熔化的接合粉末在有選擇性的激光束 被焊接的樣品, 和粘合劑的發(fā)行不是同類的, 力量樣品是降低, 并且熱量藏品過程必需。沙子樣式可能只被使用在熔鑄在硬化的過程以后, 在中接合的聚集的現(xiàn)象代理可能被消滅, 水并且gasifiable 事態(tài)可能是揮發(fā), 和黏合劑可能一致地被分布當(dāng)被焊接的樣品舉行在大約250°C 30 分鐘。在有 圖3. 掃描速度的作用在被焊接的樣品的維度。 有條理改進(jìn)被焊接的樣品的力量沒有碳化, 崗位處理溫度不應(yīng)該超過 300?C 。由于有選擇性的激光束 焊接是被碾壓的材料疊加性制造過程、切的厚度和過程參量有一個重大作用在質(zhì)量適當(dāng)?shù)貨]控制和"階段效應(yīng)" 將出現(xiàn)。樣品的維度準(zhǔn)確性和表面結(jié)束將很大地影響。同時, 在處理SLS, 由于不均勻的熱化和收縮, 變形是有義務(wù)發(fā)生。 圖4. 重疊, 斑點(diǎn)大小和粉末比率的聯(lián)系對維度被焊接的樣品。 避免這些瑕疵和改進(jìn)表面完成, 切的厚度應(yīng)該是足夠稀薄, 和合理處理參量應(yīng)該被選擇。層數(shù)厚度并且有一個作用在被焊接的組分的物產(chǎn)。稀薄的切的層數(shù)導(dǎo)致一更高尺寸準(zhǔn)確性和機(jī)械力量, 但制造業(yè)時間將被延長。如果層數(shù)是太稀薄的, 均一和 粉末層的compactibility 將變得困難。避免這些瑕疵和改進(jìn)表面而且, 激光束 功率密度由激光束 力量和斑點(diǎn)大小決定, 并且熱化粉末的溫度和期間依靠在激光束 功率密度和掃描速度。在條件下低功率密度和迅速掃 圖5. 沙子樣式焊接了由有選擇性的激光束 焊接。 描速度, 粉末的部份不要有足夠時間完全地熔化, 和力量樣品是更低。但是, 粉末溫度過份地是更高, 蟲膠黏合劑將被燒焦和將被氣化, 并且被焊接的表面將成為概略, 結(jié)合的物產(chǎn)在層數(shù)和焊接之間質(zhì)量將被減少。 根據(jù)上述分析, 它結(jié)束更好焊接作用可能被獲得以媒介激光束 力量和降低掃描速度。優(yōu)化處理參量是如下: 電流1.0 A, 掃描速度650 mm/min, 激光束直徑3 毫米, 重疊0.5mm 和粉末混合物比率11:1 。沙子樣式焊接了以早先參量被顯示在圖5 。 4. 結(jié)論 有選擇性激光束 焊接硅土沙子有特征高靈活性, 更短的前置時間, 低成本, 做法集中化并且形成沒有模子。它是特別適當(dāng)?shù)臑閺?fù)雜形狀的鑄件和生產(chǎn)的發(fā)展和小全部片斷。 處理參量有重要作用在物產(chǎn)并且被焊接的樣品的準(zhǔn)確性。以適當(dāng)?shù)妮斎?激光束 力量, 粉末比率和重疊, 表面準(zhǔn)確性并且維度精確度可能被改進(jìn), 夾層接合力量和整體組分的機(jī)械力量罐頭并且被改進(jìn)。 粘合劑可能一致地被分布和力量樣品可能被提高以崗位處理和舉行, 而是藏品溫度無法超過300°C 。形成樣品的精確度可能被并且改進(jìn)減少切的厚度和過程的優(yōu)化參量。 鳴謝 這工作由全國自然科學(xué)支持了中國的基礎(chǔ)在被授予的數(shù)量的50375096 之下。 [1] Liu Hongjun, Fan Zitian, Huang Naiyu, A note on rapid manufacturing process of metallic parts based on SLS plastic prototype, J. 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