基于无模铸型制造技术的碱性酚醛树脂适用性研究

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无模铸型制造技术（Patternless Casting Manufacturing，简称PCM技术）是将数字化信息驱动制造技术与树脂砂铸造技术巧妙结合的新型增材制造技术。其具有生产效率高、成本低、适合个性化定制等诸多优势，在制造业领域有着广阔的应用前景。就无模铸型制造技术而言，造型材料选择至关重要，呋喃树脂以其粘度低、渗透性好、强度高、旧砂回用性好等优点，在国内无模铸型制造技术中得到了普遍应用。但是，呋喃树脂的酸耗值较高，对原砂要求较高，高温稳定性较差，发气量较高，而且由于游离醛、游离酚的大量存在，增大了有害气体挥发量，在一定程度上影响了铸件质量。碱性酚醛树脂无酸耗性要求，对原砂适应性好、高温稳定性好、发气量相对较低。本文针对当前呋喃树脂存在的问题，进行了碱性酚醛树脂在无模铸造技术中的应用可行性研究，并进行了实验验证。
　　针对无模铸型制造技术的特点与要求，选取了两种不同固化机理的碱性酚醛树脂，分别为酯固化自硬碱性酚醛树脂和热固型碱性酚醛树脂。研究了酯固化自硬碱性酚醛树脂和热固型碱性酚醛树脂的固化机理，分别对其适用性进行探究。
　　酯固化自硬碱性酚醛树脂粘度高达80mPa?s，无法适配到当前设备的喷嘴中，选定无水乙醇作为稀释剂，在优化稀释比例为50％的条件下，引入十二烷基苯磺酸钠作为表面活性剂，使其粘度降到适用范围。在验证手工造型强度的基础上，进行PCM工艺验证。发现铸型抗拉强度仅为0.2 MPa，难以满足实际铸造的要求。目前看来，酯固化碱性酚醛树脂在PCM工艺中还达不到适用的条件。热固型碱性酚醛树脂通过30%无水乙醇稀释，粘度降至13.0 mPa?s，同时满足了PCM技术的喷射工艺要求。通过实验确定了后处理工艺，实验表明180℃固化温度下固化60min的铸型满足浇铸要求。后期，对热固型碱性酚醛树脂进行PCM工艺上机实验，得到的铸型强度达到0.8MPa，发气量达到15.6ml/g。满足实际铸造要求。
　　本文通过以上几个方面的论证和实验，得到了强度和发气性都满足实际铸造要求的铸型。将采用热固型碱性酚醛树脂在PCM工艺下打印出的阶梯试块进行浇铸，成功得到表面质量良好的阶梯试块铸件。经过拉伸实验，确定该铸件满足强度标准。至此，成功地将一种碱性酚醛树脂应用到无模铸型制造技术中，拓宽了无模铸型制造技术的使用范围，也为无模铸型制造技术的下一步技术优化提供了一定的参考。

著录项

作者
傅强;
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作者单位

太原理工大学;

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授予单位太原理工大学;
学科冶金工程
授予学位硕士
导师姓名林万明;
年度 2017
页码
总页数
原文格式 PDF
正文语种中文
中图分类造型材料;
关键词
无模铸造; 碱性酚醛树脂; 喷射工艺; 固化机理;

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