[發明專利]一種填充金屬粉漿料的光固化模具及其制作方法

無效

• 申請號: 201210196850.4
• 申請日: 2012-06-14
• 公開（公告）號: CN102717026A
• 公開（公告）日: 2012-10-10
• 發明（設計）人: 李滌塵;楊東升;宗學文;魯中良
• 申請（專利權）人: 西安交通大學;西安瑞特快速制造工程研究有限公司
• 主分類號: B22C7/02
• 分類號: B22C7/02;B22C9/04
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 徐文權

技術領域：

本發明屬于快速制模領域，特別涉及一種填充金屬粉漿料的光固化模具及其制作方法。

背景技術：

失蠟法是一種熔模鑄造的方法，將蠟模表面包覆耐火材料制成型殼，融模失蠟后在高溫下焙燒后即可澆鑄得打精密鑄件。熔模鑄造得到的鑄件可以實現近凈成形，在航空航天、汽車等精度要求很高的零件上應用廣泛。在失蠟法鑄造中，蠟型是精密鑄造的中間三維形狀傳遞件，其質量直接決定了鑄件的精度。傳統精密鑄造是采用壓蠟模具批量制造蠟型，但制造金屬壓蠟模具是一個周期長和費用高的過程。針對中小批量新產品的試制，如何縮短模具制造時間和降低成本是快速制造必須解決的問題。

光固化快速成型技術具有制造精度高，可以制造復雜內腔結構的優點。利用光固化快速成型技術制造壓蠟模具來替代金屬壓蠟模具是縮短模具周期、降低制造成本的有效途徑。

由于一般樹脂材料的導熱系數非常低（小于0.5W/(m·℃)），樹脂模具蠟型冷卻速度慢，導致蠟模制造周期長，蠟模和模具的熱變形大，冷卻過程中蠟模的質量缺陷多，直接影響精密鑄造鑄件質量。

金屬粉中銅、鋁、鐵的導熱性較好，由這些金屬粉末制備的漿料熱傳導系數也較高，可以實現蠟模內部熱量快速擴散，縮短蠟模制備周期，提高蠟模質量。

發明內容：

本發明提供了一種填充金屬粉漿料的光固化樹脂模具及其制備方法，通過光固化快速成形技術，能夠快速制備任意復雜的樹脂模具，通過填充含有金屬粉末的漿料，能夠提高模具的熱傳導性能和強度，最終快速得到高精度的蠟模。具體如下：

一種光固化模具，包括公模和母模，所述公模和母模的結構體抽殼1-3mm后填充漿料后固化成型。所述漿料包括金屬粉、基體樹脂、偶聯劑和促進劑，漿料的粘度在2-18Pa·s之間。所述金屬粉為鋁粉、銅粉或者鐵粉，漿料中金屬粉的質量比例為40%-70%，基體樹脂質量比例為25%-55%之間，偶聯劑和促進劑共占質量比例在0.5%-3%之間，固化劑質量比為5%-10%之間。固化后的模具使用砂紙打磨，模具表面光滑無氣泡或者凸起。所述光固化模具的材料為光固化樹脂，該光固化樹脂液體在30℃時粘度約為240cps，密度1.1-1.2g/cm³，光固化后拉伸強度45.4-45.7MPa，彈性模量2460-2500MPa，邵氏硬度為D約為81。

如權所述的光固化模具的制作方法，包括如下步驟：首先使用分層軟件架將設計好的樹脂模具轉化為若干薄層平面圖形數據輸入到光固化快速成型機中；光固化快速成形時，使用激光器逐層掃描液體樹脂液面，逐層固化后的樹脂構成所需要的光固化模具原形；使用真空注型機對漿料進行脫泡處理，然后填充模具腔直至充滿。常溫下固化時間為6-24h，在30-35℃條件下固化時間為3-12h。

本發明的創新之處：

本發明設計一種填充金屬粉漿料的光固化模具的制作方法，通過設計模具結構，結構體抽殼1-3mm并去除非配合面，使用光固化成型設備制備SL模具，然后填充含有金屬粉的漿料，固化后打磨得到模具。本方法通過添加金屬粉成分，相比于傳統金屬模具，制備周期短，可以制備任意復雜的蠟模，相比于樹脂模具，節省材料和成本，增加模具的導熱性更能和模具強度，可以大幅度縮短蠟模制備周期和提高蠟模的質量。

附圖說明：

圖1是本發明涉及的一種具體零件示意圖。

圖2(a)是本發明涉及的一種具體零件模具的公模示意圖

圖2(b)是本發明涉及的一種具體零件模具的母模示意圖。

具體實施方式：

以下結合具體實例對本發明作進一步說明。

根據零件結構設計模具結構，光固化模具結構應保證尺寸精度和表面質量高于目標蠟模的精度質量，同時在漿料灌注的時候保持外形尺寸不變形，將模具結構體抽殼厚度1-3mm，并去除其中的一個非配合面。

使用分層軟件架將設計好的樹脂模具，分層厚度為0.1mm，轉化為若干薄層平面圖形數據輸入到光固化快速成型機中。光固化快速成形時，使用激光器逐層掃描液體樹脂液面，逐層固化后的樹脂構成所需要的光固化模具原形。