[发明专利]一种填充金属粉浆料的光固化模具及其制作方法

说明书

技术领域：

本发明属于快速制模领域，特别涉及一种填充金属粉浆料的光固化模具及其制作方法。

背景技术：

失蜡法是一种熔模铸造的方法，将蜡模表面包覆耐火材料制成型壳，融模失蜡后在高温下焙烧后即可浇铸得打精密铸件。熔模铸造得到的铸件可以实现近净成形，在航空航天、汽车等精度要求很高的零件上应用广泛。在失蜡法铸造中，蜡型是精密铸造的中间三维形状传递件，其质量直接决定了铸件的精度。传统精密铸造是采用压蜡模具批量制造蜡型，但制造金属压蜡模具是一个周期长和费用高的过程。针对中小批量新产品的试制，如何缩短模具制造时间和降低成本是快速制造必须解决的问题。

光固化快速成型技术具有制造精度高，可以制造复杂内腔结构的优点。利用光固化快速成型技术制造压蜡模具来替代金属压蜡模具是缩短模具周期、降低制造成本的有效途径。

由于一般树脂材料的导热系数非常低（小于0.5W/(m·℃)），树脂模具蜡型冷却速度慢，导致蜡模制造周期长，蜡模和模具的热变形大，冷却过程中蜡模的质量缺陷多，直接影响精密铸造铸件质量。

金属粉中铜、铝、铁的导热性较好，由这些金属粉末制备的浆料热传导系数也较高，可以实现蜡模内部热量快速扩散，缩短蜡模制备周期，提高蜡模质量。

发明内容：

本发明提供了一种填充金属粉浆料的光固化树脂模具及其制备方法，通过光固化快速成形技术，能够快速制备任意复杂的树脂模具，通过填充含有金属粉末的浆料，能够提高模具的热传导性能和强度，最终快速得到高精度的蜡模。具体如下：

一种光固化模具，包括公模和母模，所述公模和母模的结构体抽壳1-3mm后填充浆料后固化成型。所述浆料包括金属粉、基体树脂、偶联剂和促进剂，浆料的粘度在2-18Pa·s之间。所述金属粉为铝粉、铜粉或者铁粉，浆料中金属粉的质量比例为40%-70%，基体树脂质量比例为25%-55%之间，偶联剂和促进剂共占质量比例在0.5%-3%之间，固化剂质量比为5%-10%之间。固化后的模具使用砂纸打磨，模具表面光滑无气泡或者凸起。所述光固化模具的材料为光固化树脂，该光固化树脂液体在30℃时粘度约为240cps，密度1.1-1.2g/cm³，光固化后拉伸强度45.4-45.7MPa，弹性模量2460-2500MPa，邵氏硬度为D约为81。

如权所述的光固化模具的制作方法，包括如下步骤：首先使用分层软件架将设计好的树脂模具转化为若干薄层平面图形数据输入到光固化快速成型机中；光固化快速成形时，使用激光器逐层扫描液体树脂液面，逐层固化后的树脂构成所需要的光固化模具原形；使用真空注型机对浆料进行脱泡处理，然后填充模具腔直至充满。常温下固化时间为6-24h，在30-35℃条件下固化时间为3-12h。

本发明的创新之处：

本发明设计一种填充金属粉浆料的光固化模具的制作方法，通过设计模具结构，结构体抽壳1-3mm并去除非配合面，使用光固化成型设备制备SL模具，然后填充含有金属粉的浆料，固化后打磨得到模具。本方法通过添加金属粉成分，相比于传统金属模具，制备周期短，可以制备任意复杂的蜡模，相比于树脂模具，节省材料和成本，增加模具的导热性更能和模具强度，可以大幅度缩短蜡模制备周期和提高蜡模的质量。

附图说明：

图1是本发明涉及的一种具体零件示意图。

图2(a)是本发明涉及的一种具体零件模具的公模示意图

图2(b)是本发明涉及的一种具体零件模具的母模示意图。

具体实施方式：

以下结合具体实例对本发明作进一步说明。

根据零件结构设计模具结构，光固化模具结构应保证尺寸精度和表面质量高于目标蜡模的精度质量，同时在浆料灌注的时候保持外形尺寸不变形，将模具结构体抽壳厚度1-3mm，并去除其中的一个非配合面。

使用分层软件架将设计好的树脂模具，分层厚度为0.1mm，转化为若干薄层平面图形数据输入到光固化快速成型机中。光固化快速成形时，使用激光器逐层扫描液体树脂液面，逐层固化后的树脂构成所需要的光固化模具原形。