机械工程学报

作者：王富, 李成伟, 杨强, 崔晓涵, 李涤尘

单位：西安交通大学机械制造系统工程国家重点实验室 西安 710049

关键词：粘接剂喷射成型,砂型,水玻璃,真空浸渗,抗拉强度,发气量；

基金：国家重点研发计划资助项目(2018YFB2001204)。

粘接剂喷射增材制造工艺(3DP)具有成形效率高、成型件尺寸大、无残余热应力以及设备成本和维护成本低等优点,在砂型铸造方面拥有广阔的应用前景,然而3DP工艺难以兼顾砂型强度和发气量,制约其在高性能砂型铸造方面的应用。针对这一问题,提出水玻璃真空浸渗的后处理方法,通过系统研究了浸渗时间、浸渗浓度、后固化温度、后固化时间等因素对砂型强度和铸造发气量的影响规律,确定最佳浸渗工艺,并利用COMSOL数值模拟与微观组织分析进一步探究水玻璃浸渗对砂型性能的影响机理。研究结果表明,在经过浓度为100 wt%的水玻璃溶液浸渗20 h以及150℃后固化2.5 h后,砂型的抗拉强度可提升至5.07 MPa,发气量降至11.425 mL/g。这是因为在真空水玻璃浸渗过程中,水玻璃会附着在树脂粘接桥上或砂粒表面,填补砂粒之间的孔隙并且形成新的粘接桥,增加了粘接桥的数量,进而提高砂型的强度。

来源：2023年第10期

《机械工程学报》期刊编辑部

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