杂乱陶瓷型芯增材制作及浇注工艺验证丨JME封面文章

  针对大尺度多层内腔空心涡轮叶片用杂乱陶瓷型芯，团队研讨了根据光固化技能的陶瓷型芯增材制作办法，提醒打印缺点的构成机制和浆料涂层厚度的影响要素，制备的型芯进行单晶浇注以验证该技能道路的使用可行性。

  选用光敏树脂与以熔融石英粉为根底骨料的陶瓷粉混制的陶瓷浆料，通过DLP增材制作设备做陶瓷型芯坯体制备，再通过脱脂烧结工艺取得可用于实践浇注的陶瓷型芯。熔融石英粉体选用400目和1000意图粉体进行级配。对打印进程的模型的受力剖析树立下压力模型，提醒“错层”和“压溃”两种打印缺点的构成机制；研讨刮刀参数（浆料高度、刮刀空隙、铺料速度）对浆料涂层厚度的影响，得到铺料工艺参数参阅。使用三维扫描仪对打印的杂乱陶瓷型芯坯体进行精度检测，烧结后在实践工艺条件下进行浇注和脱芯试验。

  打印时坯件下降进程揉捏酱料瓶时遭到阻力，阻力巨细如公式（1）所示，遭到浆料黏度、下降速度、铺料厚度、曝光截面直径和切片厚度相关。

  刮刀内浆料高度低且刮刀速度为10 mm/s时，可取得最小浆料涂层厚度25 μm；跟着刮刀速度和刮刀高度的添加，铺料厚度铸件添加，当刮刀高度大于300 μm时，刮刀速度不再对铺料厚度发生必定的影响。挑选正真合适的打印参数，打印的尺度为高120 mm、宽80 mm的多层杂乱陶瓷型芯坯体，其尺度差错＜0.2 mm。陶瓷型芯烧结后功能如表1所示。终究使用烧结后的陶瓷型芯进行单晶浇注和脱芯验证，铸造出内腔完好且无残留的单晶空心叶片，型芯在强度、脱除性、外表粗糙度方面均可满意工艺要求。

  (1) 选用陶瓷光固化增材制作技能制备出大尺度多层杂乱陶瓷型芯，并通过了包含单晶叶片浇注和脱芯在内的全流程工艺验证，证明了倒置式DLP光固化增材制作技能在制备大尺度杂乱多层陶瓷型芯具有实际可行性。

  (2) 坯件所受压力过大形成错层缺点和压溃缺点，或导致坯件变形，准确操控浆料涂层厚度，削减下压压力，能保证坯件精度。

  (3) 浆料涂层厚度与加料方式、刮刀空隙高度、刮刀速度有关，通过操控这些参数可准确操控浆料涂层厚度，并完成25 μm薄浆料涂层，为更高精度坯件的成形打下根底。

  该技能所制备的陶瓷型芯可使用于铸造具有杂乱多层内腔的单晶空心涡轮叶片，一起对其他杂乱精细铸造用型芯及铸型有潜在使用广价值。

  吕志刚，男，博士，清华大学机械工程系研讨员，博士生导师。1989年进入清华大学机械工程系学习，先后获学士、硕士、博士学位。2007年10月至2008年3月在英国帝国理工学院（Imperial CollegeLondon）作访问学者。现为我国铸造学会理事、我国铸造协会精细铸造分会副理事长、我国铸造协会教育训练作业委员会主任委员、全国铸造标准化技能委员会熔模精铸分技能委员会副主任，《铸造》、《特种铸造及有色合金》、《铸造技能》、《铸造工程》杂志编委会委员。长时间从事熔模铸造工艺研讨，掌管和作为主干参加国家自然科学基金、国家重点研制方案、两机专项、中航工业产学研专项、校企协作等项目40余项，宣布论文70余篇，参编专业书籍和手册10余部。取得授权发明专利15项。近些年，展开根据光固化的陶瓷增材制作工艺研讨，开发高精度杂乱陶瓷型芯增材制作工艺。

  陶瓷增材制作、多资料增材制作、熔模精细铸造。包含增材制作配备、光固化陶瓷资料、陶瓷增材制作工艺及使用研讨。

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