3D打印前沿技术丛书 光固化3D打印复杂零件快速铸造技术 宗学文，屈银虎，王小丽

3D打印前沿技术丛书 光固化3D打印复杂零件快速铸造技术  

作者：宗学文，屈银虎，王小丽 著  

出版时间：2019年版 

丛编项：3D打印前沿技术丛书 

内容简介 

　　D打印技术能将复杂三维形状快速转化为实物，与传统铸造结合形成快速铸造技术。3D打印技术经过二十多年的发展，已形成快速砂铸、快速精铸、快速石膏型铸造和快速陶瓷型铸造，成为复杂零件快速制造的重要支撑技术。 在本书中，作者结合十五年来在“十五”国家重点科技攻关计划项目、863计划项目、高档数控机床与基础制造装备重大专项课题、陕西省工业攻关项目中，自己完成一百多个复杂铸件的科研经验，围绕“缩短开发周期、降低开发成本、保证工作性能”的目标，主要介绍了光固化技术在车用变速箱、航空活塞发动机、涡轮壳体、机匣等零件快速开发中的应用。通过解决不同快速铸造工艺中铝合金、不锈钢、高温合金、钛合金材料的成形控性问题，揭示了快速铸造技术的内涵。 本书可供光固化成形技术、3D打印设备开发、应用的研究者、工程技术人员，以及相关专业的研究生参考，亦可作为从事新产品开发、复杂零件设计制造、铸造行业的相关工程技术人员的参考书。 

目录 

目录 第1章绪论(1)  

1.1概述(1)  

1.2快速成形技术与应用现状(3)  

1.2.1快速成形原理(3)  

1.2.2典型工艺(5)  

1.2.3产业痛点与技术应用(7)  

1.2.4非金属材料制模工艺(9)  

1.3复杂零件制造技术现状(10)  

1.3.1复杂零件制造的基本方法(10)  

1.3.2铸造技术的进展(11)  

1.3.3凝固仿真原理与应用进展(15)  

1.4科研问题与研究内容(16)  

1.4.1科研问题识别(16)  

1.4.2研究内容(19)  

1.4.3书中叙述约定(22)  

小结(22)  

参考文献(23)  

第2章快速铸造技术基础(27)  

2.1快速铸造的基本问题(27)  

2.1.1复杂铸型制造面临的问题(27)  

2.1.2铸型材料转换问题(28)  

2.1.3复杂零件快速铸造品质分析与控制(30)  

2.1.4技术有效性评价(32)  

2.2光固化技术原理(33)  

2.2.1光固化成形机理与增材方式(33)  

2.2.2面曝光固化成形技术研究现状(36)  

2.2.3光固化成形技术的发展(42)  

2.3快速铸造精度分析(43)  

2.3.1影响原型精度的因素(43)  

2.3.2影响铸型精度的因素(45)  

2.3.3影响复杂铸件精度的因素(45)  

2.4细化变质技术(46)  

2.4.1细化变质原理(46)  

2.4.2变质对组织的影响(47)  

2.4.3变质对韧度、高温耐磨性的影响(49)  

2.5空心叶片定向凝固技术基础(50)  

2.5.1真空电磁悬浮熔炼原理(50)  

2.5.2磁悬浮熔炼技术应用(54)  

2.5.3选晶器的设计与制造(56)  

2.6光固化铸造常用材料(58)  

2.6.1光固化树脂(58)  

2.6.2快速砂铸造型材料(63)  

2.6.3快速熔模精密铸型材料(69)  

2.6.4快速陶瓷型铸型材料(76)  

2.6.5快速石膏型铸型材料(79)  

2.6.6特种铸型材料(82)  

小结(85)  

参考文献(86) 光固化3D打印复杂零件快速铸造技术  

目录  

第3章常用铸造合金性能控制基础(92)  

3.1铝合金的组织和性能控制(92)  

3.1.1合金化与性能(92)  

3.1.2熔炼工艺与性能(96)  

3.1.3热处理与组织性能(98)  

3.2不锈钢的组织和性能控制(100)  

3.2.1合金化与性能(100)  

3.2.2冶炼技术与性能控制(103)  

3.2.3热处理与组织性能(110)  

3.3铸造高温合金的组织和性能控制(112)  

3.3.1合金化与性能(112)  

3.3.2熔炼工艺、设备与性能(114)  

3.3.3热处理与组织性能(116)  

3.3.4高温合金的热处理设备(118)  

3.4钛合金的组织和性能控制(118)  

3.4.1铸造钛合金的合金化和性能(118)  

3.4.2熔炼工艺与性能(121)  

3.4.3热处理与组织性能(124)  

小结(131)  

参考文献(132)  

第4章复杂零件快速铸造精度控制系统(136)  

4.1研究对象与复型解析(136)  

4.1.1研究对象与总体研究方案(136)  

4.1.2复杂零件复型路径解析(140)  

4.1.3材料收缩与密度分析(142)  

4.2实物复型数模的建立(146)  

4.2.1实物复型链的描述方法(146)  

4.2.2实物复型表面耦合因素分析(151)  

4.2.3复型链传递分析(156)  

4.3快速铸造工艺精度控制策略(158)  

4.3.1精度前馈控制系统(158)  

4.3.2精度控制系统的关键技术(160)  

4.3.3快速铸造工艺评价与稳定性(161)  

4.4复型精度控制试验系统验证(161)  

4.4.1复型精度控制试验系统(161)  

4.4.2空心手柄一体化快速石膏型验证(163)  

小结(167)  

参考文献(167)  

第5章脉冲激光SL精度的形成机理与工艺(169)  

5.1脉冲激光与树脂吸收机理研究(169)  

5.1.1光吸收导论(169)  

5.1.2激光脉冲与树脂作用形态(171)  

5.1.3激光吸收与发射机理(173)  

5.2微时间尺度的光斑物理化学机理分析(175)  

5.2.1光物理化学机理(175)  

5.2.2脉冲光斑作用区的收缩轴线(178)  

5.2.3累加过程的光散射(181)  

5.3脉冲微固化体液面精度与扫描研究(183)  

5.3.1光斑连续扫描条件(183)  

5.3.2微固化体空间形状与光斑直径(184)  

5.3.3液面轮廓精度与扫描参数(185)  

5.3.4f?θ透镜扫描矢量场与收缩轴线变动(187)  

5.4复杂原型制作工艺与后处理研究(190)  

5.4.1快速铸造工艺原型制作研究路线(190)  

5.4.2大型复杂SL原型工艺故障及对策(190)  

5.4.3后处理与涂敷试验研究(194)  

小结(196)  

参考文献(197)  

第6章基于SL原型的铸型快速制造关键技术(199)  

6.1SL模型的机械与热特性分析(199)  

6.1.1高分子材料导论(199)  

6.1.2SL模型温度谱研究(201)  

6.1.3SL模型性能的演化(202)  

6.2三维数模结构单元优化设计(205)  

6.2.1支撑结构设计分析(205)  

6.2.2复杂零件镂空与支撑设计优化(206)  

6.2.3纯电动轿车变速器数模优化实例(210)  

6.3SL模样制壳热特性试验研究(211)  

6.3.1不同环境热裂解速度和残重试验(211)  

6.3.2热胀试验(213)  

6.3.3焙烧数值仿真与试验验证(216)  

6.4快速铸造工艺路线与评价(220)  

6.4.1快速铸造工艺路线(220)  

6.4.2快速铸件缺陷控制与评价内容(222)  

小结(223)  

参考文献(224)  

第7章复杂SL模样快速熔模精密铸造工艺(226)  

7.1SL模样与型壳作用机理研究(226)  

7.1.1快速熔模工艺适配性问题(226)  

7.1.2SL模样与型壳作用机理(227)  

7.1.3SL模样汽化影响分析(228)  

7.2制备SL模样型壳工艺分析(229)  

7.2.1型壳不破裂条件(229)  

7.2.2复杂型壳煅烧试验与破裂点(231)  

7.2.3减少型壳破裂的工艺措施(231)  

7.3复杂SL模样快速熔模铸造工艺评价(232)  

7.3.1涡轮导向器快速熔模铸造工艺与缺陷(232)  

7.3.2黑匣子装配壳体快速熔模铸造工艺与缺陷评价(234)  

7.3.3黑匣子铸件装配精度评价(238)  

7.4快速陶瓷型定向凝固的科研问题(239)  

7.4.1单晶空心叶片精铸难点与对策分析(239)  

7.4.2快速陶瓷精铸流程(241)  

7.4.3铸型内腔残留物清除方法研究(242)  

小结(243)  

参考文献(243)  

第8章复杂结构壳体SL模具快速砂型铸造工艺(245)  

8.1SL模具快速砂型铸造工艺适配性(245)  

8.1.1基本问题与SL模具造型因素(245)  

8.1.2黏土砂型脱模力影响因素(246)  

8.1.3树脂砂造型因素分析(248)  

8.2SL模具不同砂铸造型工艺参数试验(250)  

8.2.1SL模具试样设计(250)  

8.2.2砂型脱模试验设备与方案(251)  

8.2.3试验数据分析(252)  

8.3简单结构壳体不同快速铸造工艺验证试验(255)  

8.3.1纯电动轿车变速器壳体快速铸造工艺设计(255)  

8.3.2铸件生产工艺与精度控制(259)  

8.4复杂结构壳体不同砂型铸造工艺试验(262)  

8.4.1SL模具设计与不同快速砂型铸造工艺测试(262)  

8.4.2浇铸系统仿真与小批次工艺方案研究(268)  

8.4.3精度测试与加工装车评价(272)  

8.5复杂结构树脂砂铸件整体精度前馈评价(277)  

8.5.1自由曲面测量与误差评价方法(277)  

8.5.2整体点云测量设备与数据处理流程(279)  

8.5.3铸件整体偏差分析与精度评价(282)  

小结(288)  

参考文献(289)  

第9章快速铸造应用案例(291)  

9.1航空活塞发动机缸盖快速铸造工艺(291)  

9.1.1零件及其服役分析(291)  

9.1.2铸造方法选择(292)  

9.1.3造型材料、原型与铸型制备(292)  

9.1.4低压浇铸系统设计(294)  

9.1.5模具设计(295)  

9.1.6铸造工艺仿真优化(296)  

9.1.7浇铸验证(297)  

9.2不锈钢快速接头的快速铸造工艺(298)  

9.2.1快速铸造工艺分析(298)  

9.2.2铸件缺陷及其性能控制(304)  

9.3高温涡轮壳体(305)  

9.3.1铸件材料选择(305)  

9.3.2快速铸造工艺设计(306)  

9.3.3铸型制备(306)  

9.3.4不同浇铸系统设计(307)  

9.3.5铸造工艺优化(308)  

9.3.6浇铸工艺验证(312)  

9.4钛合金机匣(313)  

9.4.1快速铸造工艺(313)  

9.4.2复合型壳制备(314)  

9.4.3离心浇铸与后处理(316)  

小结(317)  

参考文献(318) 附录1多动力（柴油、汽油、液化气）通用变速器壳体工程图(319)  

附录2多动力（柴油、汽油、液化气）通用离合器壳体工程图(322)  

附录3空心手柄一体化铸件用户证明(325)  

附录4纯电动轿车变速器与离合器铸件用户证明(326)  

附录5通用变速器与离合器壳体铸件用户证明(327)  

附录6变速驱动桥壳体铸件用户证明(328)