基于石蜡速凝特性的陶瓷制件快速制造技术及材料性能的研究.pdf

陕西科技大学硕士学位论文基于石蜡速凝特性的陶瓷制件快速制造技术及材料性能的研究姓名:单联娟申请学位级别:硕士专业:材料学指导教师:王秀峰20060501基于石蜡速凝特性的陶瓷制件快速制造技术及材料性能的研究摘要利用快速原型制造技术来生产陶瓷制件能大大缩短生产周期,但是目前较为成熟的快速成型技术存在一些问题。如生产的陶瓷制件收缩率较大、有机粘合剂的排除过程复杂、制成的陶瓷制件成分单一等。而且,目前成型材料的成形性能不太理想,成型坯体的物理性能尚不能满足功能性或半功能性制品的要求。为了解决上述问题,提出了新的陶瓷制件快速原型制造技术,即将蜡浆用于快速原型制造的造型材料,同时用工业石蜡作为其辅助材料,利用快速原型制造技术的原理开发制备陶瓷制件的新方法,通过各种实验拟定两种工艺方案:以石蜡为制模材料(支撑),蜡浆为填充材料(成型)的快速原型制造技术及以蜡浆为制模材料(成型),石蜡为填充材料(支撑)的快速原型制造技术。以石蜡为制模材料(支撑),蜡浆为填充材料(成型)的快速原型制造技术方案的工艺步骤是:先将熔化的石蜡制成蜡板,然后根据计算机设计,在制备好的蜡板上刻出所需的图形,接着在镂空部分注入蜡浆料并用***将其表面多余的蜡浆刮走制得第一层,重复上述操作就可得到多层叠加的陶瓷生坯,最后进行烧结处理得到陶瓷制件。以蜡浆为制模材料(成型),石蜡为填充材料(支撑)的快速原型制造技术方案的工艺步骤是:先将含有陶瓷粉的蜡浆制成蜡料板,在蜡料板上雕刻出每层的图形,然后将石蜡填充于镂空的部分制得第一层,重复上述操作,就可得到多层叠加的陶瓷生坯,最后进行烧结处理得到陶瓷制件。实验通过研究石蜡和蜡料的性质,通过反复实验得出最佳的制模方法,并确定了石蜡和蜡料的供给方式、供料温度、供料量等等,并在分层实体制造技术(LOM)成型系统的基础上设计改进了新的成型系统。本文对整个工艺步骤和成型过程中需要注意的环节进行了探讨和研究。根据快速原型制造技术的原理制备了石蜡薄层,并对其进行雕刻,而后进行蜡料的填充以及逐层累积的工序操作,制备出一些形状简单的原型试样,并对试样进行了排蜡和烧成处理,观察到试样在排蜡烧成后并未出现变形情况;另外对叠层和未叠层试样进行了机械性能测试和断面形貌的扫描,结果发现叠层材料和未叠层材料的强度相差不大,且叠层试样并未出现分层现象,验证了本技术成型陶瓷制件的可行性。实验最后还探讨了烧成制度对陶瓷制品的致密程度、机械强度的影响,制定了最佳的烧成制度;并对不同形状陶瓷制件的收缩率进行了研究,得出不同形状陶瓷制件的变形规律;同时研究了叠层厚度对制件性能的影响,确定了合适的叠层厚度。此两种技术利用了石蜡能够迅速凝固,且硬度很低、易于加工的优点,并以目前已经相当成熟的蜡浆为原料,极大地降低了生产成本,而且由于采用了快速原型制造技术的原理,在制备过程中也不需要模具,能够制造出形状复杂的陶瓷制件,使陶瓷件的生产周期也大大缩短,此技术可以实现高效率、高精度、低成本的陶瓷成型,对于复杂陶瓷制件快速制造技术具有重要的意义。关键词:石蜡,蜡浆,快速原型制造,陶瓷制件,分层,。RAPIDPRoToTYPINGM【ANUFACTURINGoFCERAMICSnU玎SBASEDONTHEQUICKSoLIDIlilCATIoNoFⅥCfkXABSTRACTRapidprototypeandmanufacturingfru,)technologycallshortproduceperiod,anicglueexclusion,positions,etcinmanufacturingceramicproducts。andthefunctionofmostmaterialsalenotreallyperfectcurrently,thephysicspropertiesoftheboay2can),accordingtotheprincipleofRPtechnology,twoapproachesforRPtechnologyofceramicpartsweredevelopedthroughmanyexperiments,:RPtechnologywhichusedWaxasmoulding(support)materialandwaxslurryasfilled(molding)materi