拖拉机变速箱端面钻空专用机床设计（后端面）【含CAD图纸+文档】
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快速原型制造硅砂模式基于选择性激光烧结J.L. Songa,b, Y.T. Lia, Q.L. Dengb, D.J. Hub中国，上海200030 , 上海交通大学, 中国B校机械与动力工程； 太原030024 ,太原科技大学, 学校材料科学与工程摘要：近年来,快速原型制造技术( RPM )中已逐渐走向成熟, 已被广泛地用于制造功能性和实用金属和陶瓷零件. 不过,研究选择性激光烧结( SLS )的石英砂则非常有限. 实验中的快速原型制造的石英砂进行了基于SLS . 微观形貌的烧结模式,在不同的工作条件下观察三维光学显微镜(庵) . 影响工艺参数如激光功率,扫描速度,重叠率, 激光光束直径与粉末混合比对尺寸精度和烧结质量调查系统. 它表示, 走出效应 ,变形的烧结样品减少通过降低切片厚度和 优化工艺参数. 最后,有条件的选择性激光烧结硅砂的方式获得. 2006 Elsevier公司诉乙版权所有. 关键词:快速原型制造; 补充; 硅砂模式; 烧结质量 1. 序言 选择性激光烧结( SLS )的一个重要分支,快速原型制造( RPM ) ,是结合计算机工程, 数控技术,激光技术和材料加工技术. 它也是世界上最重要的突破,在最近20年. 在加工前, 复合添加剂制造方法,可以用来制作三维任意形状部件的CAD模式,而不涉及的 专用工具和模具. 因此,生产的灵活性和处理速度可以大大提高,导致时间和总成本可以降低. 相比其他的RPM技术,广泛的材料,如有机聚合物,蜡, 金属和陶瓷,可用于前,后处理简单,它是那么费时. 由于 它一直高度集中,自发明在八十年代末已迅速发展 1-5 . 目前, 炎热的实地研究的领域选择性激光烧结主要集中在金属加工, 陶瓷材料,取得了显著成就,已经取得的成果. 然而,作为一种丰富而廉价的原料, 研究补充硅砂还很有限 6-8 . 在这个文件中,快速原型制造硅砂模式基于选择性激光烧结技术进行了研究. 喷涂工艺参数对成形质量的影响结合实验研究和微观分析方法, 合格硅砂模式取得. 2 . 实验选择性激光烧结 2.1 . 实验系统和材料 实验系统包括一个3kW分横流CO2激光机,自行设计和建造粉末压装置 一套计算机模拟软件和西门子数控系统. 精确的数值控制系统为0.1毫米. 原则的选择性激光烧结系统显示图. 1 . 在SLS过程中, 粉末进行了扫描沿预定轨道由激光束根据CAD模型的组件. 经过扫描一层,活塞被降下来了距离一层厚度. 然后粉末预填在上烧结层粉末压辊, 最后整个硅砂模式可以烧结扫描逐层. 实验材料所用的是自制的石英砂-酚醛树脂(酚醛树脂)的化合物. 主要成分的石英砂中SiO2:99%, Al2O3:0.22%,而微TiO2含量,熔点为1750C号 粘接剂酚醛树脂粒度200网及软化点105-115C号 固化剂8-12成胺. 2.2 . 实验方法为了考察了工艺参数对加工质量及尺寸精度的烧结样品, 长度,宽度及高度的多轨激光烧结样品分别标示为L号 钨和H的影响激光功率P ,扫描速度六,重叠, 激光光束直径D和粉末配比对烧结质量和准确性分别研究的情况下, 其他参数不变,在实验结果的平均值多种实验. 在焊接以后样品, 表面的微形态学在另外工作之下情况被观察了在KEYENCE 三维显微镜下。3 . 结果与讨论 3.1 . 准分子激光功率对烧结质量 形成机制的选择性激光烧结石英砂在于吸收激光能量. 在加热作用激光束,粘接剂软化,熔融后固化, 石英砂颗粒被插入的粘合,构成了固态连接骨架. 因为软化点硅砂相当低,大约只有110C号 和优化加热淬火温度约为250三,所需的功率较低. 在此同时,因为权力的激光切割机跳跃一系列的瓦特数, 这导致一个很明显的错误,同时分析了影响激光功率. 在另一方面,由于电流相对稳定, 它可以用来作为参考值的激光功率. 据观察,从实验中,在一次电流为0.8 , 粘接剂酚醛树脂尚未完全融化; 在电流为1.0 , 烧结效果最佳; 而电力增加值1.2 , 样品表面被碳化,并敬献了黑颜色. 因此,优化电流在实验条件下为1.0甲.图2 显示不同的激光束 力量的作用在微被焊接的样品的形态学。图2(a) 显示形态学原始的硅土沙子。它表示, 五谷原物硅土沙子是基本上一致规则半透明水晶提出在牛奶的颜色白色和苍白黄色。在混合和按以后, 硅土的外部沙子由粘合剂, 硅土的空白包装了沙粒用bonders 被填装了。图2(b) 微形态学在更低的力量, 它之下能被看见表面样品提出淡黄的下面低力量, 零件的颜色黏合剂不充分地被熔化, 并且接合力量是不是足够。在中等力量之下, 样品的表面是在一种深褐色的颜色, 硅土沙粒是mosaicked 在坚实黏合剂和形式一个半透明的保税的身体与理想的被焊接的作用, 依照被显示在图2(c)。图2(d) 显示被焊接的表面下面更高的激光束 力量, 因为能量是太大, 地方区域在表面当前黑棕色颜色并且黏合剂被碳化了。图1. SLS 系统的原则。3.2. 扫描速度F 的作用在维度被焊接的样品图3 表明扫描速度的影响对维度被焊接的样品在激光束直径3 毫米, 重叠的宽度0.5 毫米、激光束 力量12W, 和粉末比率硅土沙子和PF 树脂14:1 。以增加扫描加速, 样品减退的长度、宽度和高度逐渐。这个结果原因是那以增加扫描速度, 激光束的停留时间在扫描斑点相应地变短了, 当激光束 力量是恒定的, 实际输入能量在单位时间减少, 和热受影响的区域并且被减少了, 导致a 维度变小样品。3.3. 重叠的作用, 激光束直径D 和粉末混合物比率在样品的高度 在实验, 激光束直径D 被设置了到3mm 调整defocusing 的数额, 重叠? 毗邻扫描轨道变化了在0.5-2.0 毫米, 激光束力量的范围 P 12W 是, 粉末比率吗? 是11:1, 和扫描速度F 是650 mm/min 。用增加重叠, 焊接深度增加了。当重叠被增加了, 激光束 能量的吸收增加了, 更多黏合剂的数量被熔化了, 并且变柔和的黏合剂的深度增加了。在情况下, 其它实验性参量是固定的, 激光束能量密度减少了以增加激光束 依照被显示放光直径, 和被焊接的深度迅速地被减少, 在图4 。图2. 激光束 力量的作用在被焊接的样品的微形态学: (a) 原始的硅土沙子微粒(b) 低力量, (c) 中等力量, 和(d) 大功率。图4 并且显示关系在粉末混合物之间比率? 并且被焊接的维度在激光束 的情况下察觉3 毫米, 激光束 力量12W, 重叠1.1mm 和扫描加速650 mm/min 。它能被看见, 以增加?, 样品的长度、宽度和厚度轻微地变化, 但不非常极大。那是以增加粘合剂, 被焊接的样品的维度轻微地增加。由于粘合剂内容的减少, 连接桥梁在硅土沙子粉末之中减少了, 变柔和并且熔化区域和混杂的粉末的深度减少了相应地。所以, 耐压强度被焊接样品可能被提高以更高的黏合剂内容, 但许多粘合剂导致很多变形并且收缩, 导致波动维度。PF 树脂的固体化收缩收效一个区别在实际维度和被设计的部分之间被焊接的样品, 但那里仍然有一些规则被跟随。随后实验的粉末混合物比率被选择作为11:1 。3.4. 岗位处理被焊接的样品和质量分析在岗位之前处理, 有残余的未熔化的接合粉末在有选择性的激光束 被焊接的样品, 和粘合剂的发行不是同类的, 力量样品是降低, 并且热量藏品过程必需。沙子样式可能只被使用在熔铸在硬化的过程以后, 在中接合的聚集的现象代理可能被消灭, 水并且gasifiable 事态可能是挥发, 和黏合剂可能一致地被分布当被焊接的样品举行在大约250C 30 分钟。在有图3. 扫描速度的作用在被焊接的样品的维度。有条理改进被焊接的样品的力量没有碳化, 岗位处理温度不应该超过 300?C 。由于有选择性的激光束 焊接是被碾压的材料叠加性制造过程、切的厚度和过程参量有一个重大作用在质量适当地没控制和阶段效应 将出现。样品的维度准确性和表面结束将很大地影响。同时, 在处理SLS, 由于不均匀的热化和收缩, 变形是有义务发生。图4. 重叠, 斑点大小和粉末比率的联系对维度被焊接的样品。避免这些瑕疵和改进表面完成, 切的厚度应该是足够稀薄, 和合理处理参量应该被选择。层数厚度并且有一个作用在被焊接的组分的物产。稀薄的切的层数导致一更高尺寸准确性和机械力量, 但制造业时间将被延长。如果层数是太稀薄的, 均一和 粉末层的compactibility 将变得困难。避免这些瑕疵和改进表面而且, 激光束 功率密度由激光束 力量和斑点大小决定, 并且热化粉末的温度和期间依靠在激光束 功率密度和扫描速度。在条件下低功率密度和迅速扫图5. 沙子样式焊接了由有选择性的激光束 焊接。描速度, 粉末的部份不要有足够时间完全地熔化, 和力量样品是更低。但是, 粉末温度过份地是更高, 虫胶黏合剂将被烧焦和将被气化, 并且被焊接的表面将成为概略, 结合的物产在层数和焊接之间质量将被减少。根据上述分析, 它结束更好焊接作用可能被获得以媒介激光束 力量和降低扫描速度。优化处理参量是如下: 电流1.0 A, 扫描速度650 mm/min, 激光束直径3 毫米, 重叠0.5mm 和粉末混合物比率11:1 。沙子样式焊接了以早先参量被显示在图5 。4. 结论有选择性激光束 焊接硅土沙子有特征高灵活性, 更短的前置时间, 低成本, 做法集中化并且形成没有模子。它是特别适当的为复杂形状的铸件和生产的发展和小全部片断。处理参量有重要作用在物产并且被焊接的样品的准确性。以适当的输入 激光束 力量, 粉末比率和重叠, 表面准确性并且维度精确度可能被改进, 夹层接合力量和整体组分的机械力量罐头并且被改进。粘合剂可能一致地被分布和力量样品可能被提高以岗位处理和举行, 而是藏品温度无法超过300C 。形成样品的精确度可能被并且改进减少切的厚度和过程的优化参量。鸣谢这工作由全国自然科学支持了中国的基础在被授予的数量的50375096 之下。1 Liu Hongjun, Fan Zitian, Huang Naiyu, A note on rapid manufacturingprocess of metallic parts based on SLS plastic prototype, J. Mater. Process.Technol. 142 (2003) 710713.2 Deng. Qilin, Hu. Dejin, Pei. Jingyu, An Experimental study on selective 激光束sintering of ceramic powders, Aviat. Precision Manuf. Technol. 37 (2001)2831 (in Chinese).3 D. King, T. Tansey, Rapid tooling: selective 激光束 sintering injection tooling,J. Mater. Process. Technol. 132 (2003) 4248.4 Y.P. Kathuria, Microstructuring by selective 激光束 sintering of metallic powder,Surf. Coat. Technol. 116119 (1999) 643647.5 J.P. Kruth, M.C. Leu, T. Nakagawa, Progress in additive manufacturing andrapid prototyping, Keynote papers, CIRP Annals (1998) 525540.6 Y. Tang, J.Y.H. Fuh, H.T. Loh, Direct 激光束 sintering of silica sand, Mater.Des. 24 (2003) 623629.7 Li Jianguo, Xu Mingheng, Pattern-less rapid precision ca
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