SLA在快速铸造技术中的应用

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SLA在快速铸造技术中的应用
引言：SLA技术即利用激光有选择的固化光敏树脂的激光快速成型技术。此项技术为众多快速成型技术中的一种。对比其他的快速成型方式，此项技术在成型尺寸，材料性能等方面具有更广泛的优势。利用此项技术制作的快速铸件型样具有尺寸精确，产品尺寸一致性好，表面光洁度高，成功率高等优点。美国航空航天领域以此项技术为标准的快速铸造技术。但是目前国内还是以SLS为主。SLA技术在尺寸一致性、材料利用率和模样的后处理方面具有明显的优势。
; N+ o) s6 R# I    正文：
    目前在国内手扳服务商对快速成型技术掌握比较成熟，但是这些手扳服务商对铸造行业的了解不是很多，合作也很少。同样铸造厂对快速成型技术的掌握也大多停留在SLS技术。所以本文以如何得到型模开始。

SLA模型

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    如何得到型模：
( E7 F* }* c9 {& Q2 S6 d; K    铸造厂可以自己购买SLA设备来制造型模。这样可以节省很大部分的型模成本，据手板服务商长期的统计，SLA的成本和SLS的相当。但是这样初期的投入会比较大，需要铸造厂冒一定的风险。对于一个资金实力不甚雄厚的铸造厂来说，购买型模是个低风险的不错选择。通过一些简单的问题 可以帮你筛选出合格的供应商。如：是否能一次做出整个型模；是否有持续给一个或者多个铸造厂提供型模的经历；使用什么材料做型模；等等。不要只是给你的供应商提供一个从客户那里得来的模型数据。和你的供应商商讨论型模的设计。告诉你的供应商型模的要求，是否需要增加额外的特征来方便以后的工作和提高铸造的成功率。
9 H8 [. V. J6 C' M    接收型模：
    收到来之供应商的型模，你需要做一些检查。首先要检查表面是否有裂纹、是否有残缺。是否有足够的强度。然后是尺寸检查。型模的公差要求通常都比铸造标准高，一般是铸造标准的50%。然后要检查型模是否有泄漏。虽然供应商应该已经检查过了，但是运输过程还是可能造成裂缝等破损。型模应该放在阴暗干燥的环境里，湿气会影响尺寸的精度。
( U1 m  J. H0 H$ }) g    得到合格的型模后就可以开始装配到模型树了。浇口、浇道的材料和传统熔模铸造用的蜡一样。有些铸造厂直接使用SLA做浇口和浇道。好处是显而易见的，省去了除蜡的步骤，如果是小件的话可以把型模和浇口浇道一次成型，省去装配的步骤。当然也有一些缺点。这样做 SL成本几乎多出一倍。挂浆的时候也需要克服浮力带来的问题。SL型模是很昂贵的，为了确保浇铸时金属填充充分，浇口一般设计的比较大或多些。这些花费比起浪费一个型模来说还是合算的多。富余的浇口还以为下面的烧净过程提供更多的空气流。增强与浇道的连接强度，对于挂浆时克服浮力有很大帮助。
    通风孔的设计是铸造成功的关键。我们建议每个型模上都要有至少一个通风孔，虽然没有通风孔也未必会失败。除蜡过程，通风孔可以保证型模中的空气膨胀时顺利逸出型壳，避免把壳涨裂。烧净过程，通风孔可以为型模提供足够的氧气使燃烧充分，大大减少灰烬含量。
, t- w$ l: ?5 F( u! W6 ^    在制壳前做最后一次检查。再次检查型模有没有在装配过程中产生裂缝；有没有忘掉通风孔；实心厚壁检查。薄壁位置在 排除树脂时可能没有排除干净，导致一些树脂残留形成实心的壁。
    和传统的熔模铸造方法一样，在挂浆前需要对模型树做预处理。传统的蜡型在挂浆前需要浸泡溶剂来清除表面油等物质，的是保证浆液和蜡型表面的粘合力。一些铸造厂担心容易会破坏SL型模。经过试验证明Somos的材料可以采用和蜡型同样的方法处理。有些铸造厂反映SLA型模由于表面粗糙度太小的浆液黏附性不好，需要磨粗糙。但是有的铸造厂却并没有遇到这样的问题。概因为使用的浆液不同。需要打磨SLA型模增加黏附力的铸造厂通常也需要打磨传统蜡型来增加黏附力。
    SLA型模挂浆时需要额外的小心。SLA型模是空心的，浮力可能会破坏型模。所以挂浆的时候一定要小心。前面提到的加强了的浇口浇道有克服浮力的作用。

通风孔

5 D$ t. ]$ j2 Y2 D    多数铸造厂都根据自己的产品配置了个性化的型壳材料。但是基本上可以归结为两个大类：熔融石英、硅铝酸盐。这两种型壳材料都适用SLA型模。浆壳的厚度通常和蜡型一样的层厚就足够了。但是如果型模的形状复杂、有薄壁、实心的部分比较多，就需要增加厚度来保证成功率。
' Y( c% x4 q/ n5 \7 g- D    浆壳干燥后需要开始脱蜡步骤。对于SLA做的型模来说，这个步骤需要特别的谨慎，处理不好会有涨壳的危险。我们需要对SLA型模的工艺做一些特殊的处理：每个型模至少有一个通风孔；壳制好后锯掉通风孔的顶端；熔化掉通风孔里的蜡；刺破型模的表皮；如果有实心的部分，手动熔化浇口。
    焙烧过程与传统方式有稍许改动。一般的SLA型模需要800度以上焙烧温度才能被烧尽。Somos的最新材料19122最低需要650度，焙烧2个小时以上就能烧尽模型。尽管如此，建议还是用800度以上的温度焙烧。但是焙烧温度不能超过浆壳结晶化温度。焙烧过程中需要炉子里有充分的氧气含量，否则会燃烧不尽。一个简单的办法就是用一个鼓风机通过一个金属管往炉子里吹气。
" t/ L6 C: L8 B# Z; [    19122的残余灰烬量是0.015%。呈灰色粉状。如果不是特别高的要求，简单的用压缩空气吹尽即可，甚至不需要任何处理。如果要求高，可以冷却型壳后用水冲洗？
; x6 m% E& O4 g/ F4 k, A0 R: _* R    浇注的步骤和传统的熔模铸造完全一样。
    总结：
- X0 g4 p3 w: q( s: G  D* c    使用SLA技术用于快速铸造不需要对传统的工艺做很大的变动就可以得到优质的铸造样件，而且成本也不比其他技术增加多少。流程简单，容易掌握。