[發明專利]基于霧化技術的光固化快速原型件表面粗糙度降低方法

有效

• 申請號: 201410549652.0
• 申請日: 2014-10-15
• 公開（公告）號: CN104385593A
• 公開（公告）日: 2015-03-04
• 發明（設計）人: 魯中良;李滌塵;吉喆;周江平;苗愷;董茵
• 申請（專利權）人: 西安交通大學;西安中航動力精密鑄造有限公司
• 主分類號: B29C67/00
• 分類號: B29C67/00
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 陸萬壽

技術領域

本發明屬于光固化快速成型技術領域，涉及一種原型件表面粗糙度處理方法，具體涉及一種基于霧化技術的光固化快速原型件表面粗糙度降低方法。

背景技術

快速成型技術是基于材料累加原理的先進制造方法，它的出現為復雜零件制造提供了新的手段，可以縮短產品的設計周期，加快新產品的研制，降低制造成本。其中，光固化快速成型技術是目前快速成型技術中應用最廣、精度最高的方法，具有材料利用率接近100％，可以成型任意復雜結構的精細零件(如空心渦輪葉片)等優點；但是由于該技術原理的限制，成型后原型件表面存在臺階效應，引起精度的失真，該技術瓶頸嚴重制約著光固化快速成型技術的快速發展和廣泛應用。

目前國內外主要通過優化前處理成型軟件、硬件以及工藝參數來降低原型件的表面粗糙度。但是這些方法只能一定程度上減小臺階效應，并不能從根本上消除，且普遍提高了產品的制造成本。

同時，也有通過后處理工藝對光固化快速原型件進行表面處理的方法，主要包括樹脂涂覆法和表面拋光后處理法兩種。樹脂涂覆法是以熱固性樹脂為原材料對光固化快速原型件表面進行涂覆，該方法對樹脂的粘度、流平性要求較高，操作工藝復雜，覆膜效果受原型件形狀，擺放角度影響較大；同時該方法只能處理簡單原型件的外表面，針對具有復雜內腔結構的原型件，涂覆效果較差，容易發生樹脂截流等現象，大大降低了原型件的精度。對于應用在快速精鑄領域的光固化快速原型件，熱固性樹脂涂層加大了鑄型在預燒脫脂時的熱應力，極易造成鑄型開裂的現象。表面拋光后處理法包括打磨法和磨粒流法等，其缺點在于成型時需要預留加工余量，浪費材料，對加工者技術有較高要求，并且很難對復雜內腔進行加工。

發明內容

為了克服上述現有技術存在的缺陷，本發明的目的在于提供一種基于霧化技術的光固化快速原型件表面粗糙度降低方法，該方法通過對光固化快速原型件進行覆膜然后形成涂層，降低了光固化快速原型件表面的粗糙度。

本發明是通過以下技術方案來實現：

基于霧化技術的光固化快速原型件表面粗糙度降低方法，包括以下步驟：

1)以蠟乳液作為涂平原料，將蠟乳液加熱使其粘度降低至6.0～9.0mPa.s；

2)將熱的蠟乳液通過霧化設備對密閉空間進行霧化操作，在密閉空間中形成均勻的霧化環境；

3)將待處理的光固化快速原型件置于霧化環境中，霧化后的蠟乳液在光固化快速原型件內外腔表面均勻覆膜，放置10～90s后將光固化快速原型件取出；

4)對取出的光固化快速原型件在不超過蠟乳液破乳的溫度下加熱，烘干蠟乳液中水分，在光固化快速原型件表面形成均勻涂層。

所述的蠟乳液中蠟顆粒的粒徑為100～200nm。

所述的蠟乳液是由蠟與乳化劑混勻制成，蠟為聚乙烯蠟、石蠟、棕櫚蠟、聚丙烯蠟、聚四氟乙烯蠟中的一種或幾種；乳化劑為肥皂、阿拉伯膠、烷基苯磺酸鈉中的一種或幾種；蠟與乳化劑的體積比比為3:7～5:5。

步驟1)對蠟乳液加熱的操作是在不超過蠟乳液破乳的溫度下進行的。

步驟2)所述的霧化設備為超聲霧化設備或超高壓霧化設備。

在進行霧化操作時，霧化空間與蠟乳液的比例為1m³：(4～6)kg。

所述的霧化環境中，霧化粒度為8～15μm。

所述的光固化快速原型件內外腔表面形成的覆膜的厚度控制在100μm以內，在霧化環境中放置的時間越長則涂層越厚。

所述步驟4)在對霧化覆膜后的光固化快速原型件進行加熱時，加熱溫度為35℃～40℃，加熱時間為40～80min。

與現有技術相比，本發明具有以下有益的技術效果：

本發明提供的基于霧化技術的降低光固化快速原型件表面粗糙度的方法，以蠟乳液作為涂平原料，通過其液態、霧態、以及固態的形態變化來對光固化快速原型件的表面進行處理；通過加熱、霧化等處理可以形成液滴尺寸細小、分布均勻的霧化環境，由于霧化后的蠟乳液顆粒的直徑在10μm左右，并且均勻分散并具有流動性，所以可以非常均勻的附著在光固化快速原型件的內外表面上，既不受表面處理的影響在又能夠填滿臺階的起伏，從而形成均勻的覆膜，在其加熱固化之后形成均勻的涂層，特別適用于具有復雜內腔結構的光固化快速原型件。而且由于霧化形成的液滴尺寸細小，其對原型件尺寸精度影響很小，以較低的成本提高了原型件精度，同時降低了光固化快速原型件表面的粗糙度。