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随着航空航天工业的快速发展,对复杂内腔结构、高质量和高精度合金铸件的需求越来越大。用于成形铸件内腔的陶瓷型芯变得非常复杂,制备成型难度大、周期长。因此,复杂陶瓷型芯的快速成型成为研究的热点。但是现有的工艺和设备存在造价高、原材料性能要求高和制件质量较差等缺点,目前没有可用于陶瓷型芯快速成形的设备和低成本的材料体系。因此,本文开展了陶瓷型芯的分层挤出成形技术研究,研究了可用于分层挤出成形陶瓷型芯的装置和分层挤出成形陶瓷型芯的坯体成形质量和烧结性能,具有重要的理论与实际意义。基于熔融沉积设备和浆料挤出设备的特点,本文首先研究了可用于分层挤出成形陶瓷型芯的装置。方案如下:将熔融沉积成型设备的送丝机构改为浆料输送机构,双喷头挤出方式改为时间压力型针筒挤出方式;采用点胶机控制陶瓷浆料的快速挤出,利用熔融沉积成型设备原有控制系统实现浆料挤出头的运动;并建立了流体挤出运动模型。采用分层挤出成形陶瓷型芯装置进行了陶瓷浆料的快速挤出试验,以浆料的成形质量为性能指标,优化分层挤出成形的工艺参数。结果表明:本文研制的分层挤出成形装置可制备三角形、圆形和正方形等形状的陶瓷制件,表面质量较好;优化的参数如下:挤出头移动速度为20mm/s、针头与基板的距离为2mm、针头内径为0.84mm、针头长度为3mm。采用上述优化的分层挤出成形工艺参数制备长条形陶瓷型芯坯体,研究不同烧结温度对陶瓷型芯性能的影响。结果表明:随着烧结温度从1400°C升高至1600°C,陶瓷型芯的抗弯强度、收缩率、质量烧失率和体积密度增大,型芯气孔率逐渐降低。当烧结温度为1500°C时型芯的综合性能最优,其抗弯强度为33.949MPa、长度收缩率为4.88%、质量烧失率为2.18%、体积密度为2.14g/cm~3、显气孔率为为33.1%。