一种用于生产高精度PS粉模型精铸件的方法技术

一种用于生产高精度PS粉模型精铸件的方法，涉及钛合金熔模精密铸造领域，该工艺方法包括模型设计、PS粉模型烧结、PS粉模型浸蜡、模壳制作和浇铸铸件五个阶段以提高组件的精度；本发明专利技术从设计端和实施端两个阶段入手，优化模型设计，并完善浸蜡工艺，制作出高质量的蜡模模型，进而有效的解决PS粉模型精铸件尺寸精度不合格，表面粗糙度大的问题。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及钛合金熔模精密铸造领域，具体的说是涉及一种用于生产高精度PS粉模型精铸件的方法。
技术介绍
RP激光快速成型技术，是集激光烧结、蜡模成型加工及后续铸造为一体的新技术。其具有制作周期短，加工过程自动化等一系列优点，因而广泛应用于制作分模困难、造型复杂的铸件。但在实际生产中却存在尺寸精度不合格，铸件表面粗糙程度大的问题。通过测量发现，铸件尺寸精度仅能达到标准（HB6103-2004）的CT9级，而精铸件尺寸精度一般要求在CT7级以下。同时铸件表面的粗糙度在6.3～12.5µm之间，而标准（GJB2896A-2007）对精铸件表面粗糙度的要求为6.3µm以下。
技术实现思路
本专利技术为了解决上述技术问题，提供一种用于生产高精度PS粉模型精铸件的方法，本专利技术结构简单，有效解决了PS粉模型精铸件尺寸精度不合格，表面粗糙度大的问题。本专利技术所采用的技术方案是：一种用于生产高精度PS粉模型精铸件的方法，包括以下步骤：步骤一、模型设计步骤101、首先设计出待加工精铸件模型的阶梯试样若干组，然后进行激光快速烧结，获得大量的尺寸偏差数据，从而建立偏差数据库，通过拟合计算获得该阶梯试样的偏差率;步骤102、根据步骤101得到的偏差率，计算阶梯试样的补偿量，并根据得到的数值预先在精铸件模型上增设补偿量以获得最终的模型尺寸，备用；步骤二、PS粉模烧结步骤201，在计算机中建立步骤101中制作试样的三维实体模型，用分层软件进行切片处理，得到每一加工层面的信息，并转换为电信号控制激光扫描系统；步骤202、由铺粉车在工作台上均匀的的铺设一层0.1mm~0.2mm厚的聚苯乙烯粉末，备用；步骤202、激光束在计算机的控制下按照程序分层进行烧结，如此往复，直至完成整个模型，备用；步骤三、将步骤202制得的模型在蜡温为120~125℃、浸蜡时间为5~7s、浸蜡层数为1~2层的条件下进行浸蜡，浸蜡完成后备用；步骤四、采用耐火采用与黏胶剂制备模壳，将制作好的模壳通风阴干6~8天，然后对阴干的模壳在温度为1000~1100摄氏度的条件下焙烧1~2天，取出后备用；步骤五、对经步骤四处理后的模壳进行真空离心浇注，浇注时的温度在1650℃以上，浇注离心转速为 180转/分，浇注后冷却1h获得产品。所述阶梯试样为尺寸为Φ20-Φ360mm、间隔为5mm的圆柱试样。所述阶梯试样为尺寸为20-360mm、间隔为5mm的方形试样。本专利技术的有益效果：本专利技术从设计端和实施端两个阶段入手，优化模型设计，并完善浸蜡工艺，制作出高质量的蜡模模型，进而有效的解决PS粉模型精铸件尺寸精度不合格，表面粗糙度大的问题。该工艺方法固化后，设计和实施过程简单，效果明显，能够满足实际铸件的生产要求，采用专利技术的方法铸件尺寸精度由原来的CT9级提高到CT7级，表面粗糙度由原来的6.3-12.5µm之间降低到3.2µm。具体实施方式一种用于生产高精度PS粉模型精铸件的方法，包括以下步骤：步骤一、模型设计步骤101、首先设计出待加工精铸件模型的阶梯试样若干组，然后进行激光快速烧结，获得大量的尺寸偏差数据，从而建立偏差数据库，通过拟合计算获得该阶梯试样的偏差率;步骤102、根据步骤101得到的偏差率，计算阶梯试样的补偿量，并根据得到的数值预先在精铸件模型上增设补偿量以获得最终的模型尺寸，备用；步骤二、PS粉模烧结步骤201，在计算机中建立步骤101中制作试样的三维实体模型，用分层软件进行切片处理，得到每一加工层面的信息，并转换为电信号控制激光扫描系统；步骤202、由铺粉车在工作台上均匀的的铺设一层0.1mm~0.2mm厚的聚苯乙烯粉末，备用；步骤202、激光束在计算机的控制下按照程序分层进行烧结，如此往复，直至完成整个模型，备用；步骤三、将步骤202制得的模型在蜡温为120~125℃、浸蜡时间为5~7s、浸蜡层数为1~2层的条件下进行浸蜡，浸蜡完成后备用；步骤四、采用耐火采用与黏胶剂制备模壳，将制作好的模壳通风阴干6~8天，然后对阴干的模壳在温度为1000~1100摄氏度的条件下焙烧1~2天，取出后备用；步骤五、对经步骤四处理后的模壳进行真空离心浇注，浇注时的温度在1650℃以上，浇注离心转速为 180转/分，浇注后冷却1h获得产品。所述阶梯试样为尺寸为Φ20-Φ360mm、间隔为5mm的圆柱试样。所述阶梯试样为尺寸为20-360mm、间隔为5mm的方形试样。本专利技术从设计端和实施端两个阶段入手，优化模型设计，并完善浸蜡工艺，制作出高质量的蜡模模型，进而有效的解决PS粉模型精铸件尺寸精度不合格，表面粗糙度大的问题。该工艺方法固化后，设计和实施过程简单，效果明显，能够满足实际铸件的生产要求。本专利技术在模型设计时可首先设计2种阶梯试样：①尺寸为Φ20-360，间隔为5mm的圆柱试样。②尺寸为20-360，间隔为5mm的方形试样。然后计算获得了激光烧结上述两种模型的偏差率：①种试样的偏差率为0.5%-1.2%。②种试样的偏差率为0.1%-0.5%，并结合实际生产收集的大量数据建立了偏差数据库。在工艺设计阶段，通过上述偏差数据库，预先增加补偿量设计出满足尺寸要求的模型。如对于Ф200mm的尺寸来说，其偏差率为0.75%，则补偿量设计为1.5mm，从而确定最终需要加工的模型尺寸为Ф201.5mm。以下结合具体实施例进一步阐释本专利技术。在某叶轮的实际生产中，根据本专利技术的工艺方法，（1）首先，在模型设计补偿量时，在偏差数据库中获得主要特征的补偿量如表1所示：表1 特征尺寸补偿量（2）浸蜡过程工艺参数的设定如表2所示：表2 浸蜡工艺参数设定（3）应用效果：1）铸件尺寸采用游标卡尺测定完后，主要特征尺寸满足标准（HB6103-2004）的CT7级。2）按照上述工艺方案制作出的产品表面粗糙度仪测量了18个点的粗糙度值，如表3所示，平均粗糙度值为2.795µm。叶轮局部部位采用铸造表面粗糙度比较样块（GB.6060.1-85）进行对比发现，粗糙度值介于3.2µm和6.3µm之间，满足标准GJB2896A-2007的要求。表3 18个测量点的粗糙度值（µm）本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于生产高精度PS粉模型精铸件的方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤一、模型设计步骤101、首先设计出待加工精铸件模型的阶梯试样若干组，然后进行激光快速烧结，获得大量的尺寸偏差数据，从而建立偏差数据库，通过拟合计算获得该阶梯试样的偏差率;步骤102、根据步骤101得到的偏差率，计算阶梯试样的补偿量，并根据得到的数值预先在精铸件模型上增设补偿量以获得最终的模型尺寸，备用；步骤二、PS粉模烧结步骤201，在计算机中建立步骤101中制作试样的三维实体模型，用分层软件进行切片处理，得到每一加工层面的信息，并转换为电信号控制激光扫描系统；步骤202、由铺粉车在工作台上均匀的的铺设一层0.1mm~0.2mm厚的聚苯乙烯粉末，备用；步骤202、激光束在计算机的控制下按照程序分层进行烧结，如此往复，直至完成整个模型，备用；步骤三、将步骤202制得的模型在蜡温为120~125℃、浸蜡时间为5~7s、浸蜡层数为1~2层的条件下进行浸蜡，浸蜡完成后备用；步骤四、采用耐火采用与黏胶剂制备模壳，将制作好的模壳通风阴干6~8天，然后对阴干的模壳在温度为1000~1100摄氏度的条件下焙烧1~2天，取出后备用；步骤五、对经步骤四处理后的模壳进行真空离心浇注，浇注时的温度在1650℃以上，浇注离心转速为 180转/分，浇注后冷却1h获得产品。...

【技术特征摘要】
1.一种用于生产高精度PS粉模型精铸件的方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤一、模型设计步骤101、首先设计出待加工精铸件模型的阶梯试样若干组，然后进行激光快速烧结，获得大量的尺寸偏差数据，从而建立偏差数据库，通过拟合计算获得该阶梯试样的偏差率;步骤102、根据步骤101得到的偏差率，计算阶梯试样的补偿量，并根据得到的数值预先在精铸件模型上增设补偿量以获得最终的模型尺寸，备用；步骤二、PS粉模烧结步骤201，在计算机中建立步骤101中制作试样的三维实体模型，用分层软件进行切片处理，得到每一加工层面的信息，并转换为电信号控制激光扫描系统；步骤202、由铺粉车在工作台上均匀的的铺设一层0.1mm~0.2mm厚的聚苯乙烯粉末，备用；步骤202、激光束在计算机的控制下按照程序分层进行烧结，如此往复，直至完成...

【专利技术属性】
技术研发人员：乔海滨，袁兵兵，杨红霞，包淑娟，刘茵琪，
申请(专利权)人：洛阳双瑞精铸钛业有限公司，
类型：发明
国别省市：河南;41