CN107639208A - 一种合金消失模用eps泡沫模具的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种合金消失模用EPS泡沫模具的制备方法，涉及泡沫模具技术领域。本发明EPS泡沫模具的制备方法，包括以下步骤：(1)材料选取烧结：选取聚苯乙烯粉末，过筛，采用选择性激光烧结法制成模具形坯；(2)表面清理；(3)芯部强化：将模具形坯浸泡在芯部强化液中，待其完全吸收后，放置于烘箱中干燥；(4)表面强化：将表面强化液涂刷在模具形坯表面，保温至完全固化；(5)模具成型处理：将模具形坯浸泡于丙酮溶液，超声清洗，烘干。本发明的制备方法简单易行，周期短，精度高，具有优良的绝缘性、耐温性、强度，延长了使用寿命。
Description
技术领域：
本发明涉及泡沫模具技术领域，具体涉及一种合金消失模用EPS泡沫模具的制备方法。
背景技术：
消失模铸造是泡沫塑料模采用无黏结剂干砂结合抽真空技术的实型铸造，是将与铸件尺寸形状相似的泡沫模型粘结组合成模型簇，刷涂耐火涂料并烘干后，埋在干石英砂中振动造型，在负压下浇注，使模型气化，液体金属占据模型位置，凝固冷却后形成铸件的新型铸造方法。合金消失模用的模具一般有金属模具和木制模具，金属模具精度高，寿命长，但价格昂贵，制备工艺复杂；木制模具加工精度低，需要反复调整才能达到图纸要求。而聚苯乙烯由于具有优良的绝热、绝缘和透明性，可以用来开发性能优异的泡沫模具。
发明内容：
本发明所要解决的技术问题在于提供一种合金消失模用EPS泡沫模具的制备方法，工艺简单易行，制备的模具精度高、周期短，强度、绝缘、绝热性能优异。
本发明所要解决的技术问题采用以下的技术方案来实现：
一种合金消失模用EPS泡沫模具的制备方法，包括以下步骤：
(1)材料选取烧结：选取聚苯乙烯粉末，过200～400目筛，采用选择性激光烧结法将过筛后的粉末制作成模具形坯；
(2)表面清理：去除模具形坯表面多余的聚苯乙烯粉末，再去除表面的工艺结构后，浸泡于20～40g/L的氢氧化钠溶液中超声清洗5～10min；
(3)芯部强化：将模具形坯浸泡在其质量1/3～1/5的芯部强化液中，待其完全吸收后，放置于烘箱中，在50±10℃保温1±0.5h；
(4)表面强化：将表面强化液涂刷在模具形坯表面，在30±5℃保温2±0.5h直至完全固化；
(5)模具成型处理：将表面强化后的模具形坯浸泡在丙酮溶液20～30min，超声清洗40～60min，烘干得到该EPS泡沫模具。
优选地，所述步骤(1)选择性激光烧结法的激光功率为70～100W，扫描速度为18～22mm/s，烧结间距为0.16～0.18mm，单层厚度为0.15～0.20mm。
优选地，所述芯部强化液包括以下重量份的成分：酚醛环氧树脂60～80份、丙烯酸类稀释剂5～10份、四氢邻苯二甲酸酐0.6～2份、环氧树脂消泡剂0.02～0.08份。
优选地，所述表面强化液包括以下重量份的成分：不饱和聚酯树脂100～120份、羟甲基二乙基三胺8～15份、纳米二氧化硅3～6份、消泡剂BYK-A5550.2～0.6份。
优选地，所述步骤(5)超声频率为20～30KHz，超声温度为50～65℃。
本发明的有益效果是：1、本发明的EPS泡沫模具的制备方法，选取聚苯乙烯粉末为原料，通过烧结、表面清理、芯部强化、表面强化、模具成型处理得到，工艺简单易行，周期短，精度高，具有优良的绝缘性、耐温性、强度，延长了使用寿命。
2、本发明的选择性激光烧结法，工艺参数控制精确，使用高强度的激光器在新层上扫描成型，该烧结法柔性度高，材料利用率高，成型速度快，可用来直接制作快速模具。
3、本发明的芯部强化液，以交联密度高、机械性能优良的酚醛环氧树脂为主要成分，添加环氧树脂专用的丙烯酸类稀释剂、固化剂四氢邻苯二甲酸酐、环氧树脂消泡剂，容易被模具吸收，改善孔隙率和强度。
4、本发明的表面强化液，以不饱和聚酯树脂为主要成分，其可以在室温下固化，常压成型，工艺性能灵活，耐温耐腐蚀，配合固化剂羟甲基二乙基三胺，轻质填料纳米二氧化硅，树脂专用消泡剂BYK-A555，在模具表面固化成型后，表层硬度、耐磨性、表面光滑度大大提高。
具体实施方式：
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。
实施例1
一种合金消失模用EPS泡沫模具的制备方法，包括以下步骤：
(1)材料选取烧结：选取聚苯乙烯粉末，过400目筛，采用选择性激光烧结法将过筛后的粉末制作成模具形坯；其中，激光功率为80W，扫描速度为20mm/s，烧结间距为0.16mm，单层厚度为0.18mm。
(2)表面清理：去除模具形坯表面多余的聚苯乙烯粉末，再去除表面的工艺结构后，浸泡于30g/L的氢氧化钠溶液中超声清洗10min。
(3)芯部强化：将模具形坯浸泡在其质量1/3的芯部强化液中，待其完全吸收后，放置于烘箱中，在50℃保温1h。芯部强化液包括以下重量份的成分：酚醛环氧树脂72份、丙烯酸类稀释剂8份、四氢邻苯二甲酸酐1.5份、环氧树脂消泡剂0.05份。
(4)表面强化：将表面强化液涂刷在模具形坯表面，在30℃保温2h直至完全固化。表面强化液包括以下重量份的成分：不饱和聚酯树脂110份、羟甲基二乙基三胺11份、纳米二氧化硅4份、消泡剂BYK-A555 0.5份。
(5)模具成型处理：将表面强化后的模具形坯浸泡在丙酮溶液30min，在频率26KHz、温度60℃超声清洗50min，烘干得到该EPS泡沫模具。
实施例2
一种合金消失模用EPS泡沫模具的制备方法，包括以下步骤：
(1)材料选取烧结：选取聚苯乙烯粉末，过300目筛，采用选择性激光烧结法将过筛后的粉末制作成模具形坯；其中，激光功率为90W，扫描速度为22mm/s，烧结间距为0.18mm，单层厚度为0.20mm。
(2)表面清理：去除模具形坯表面多余的聚苯乙烯粉末，再去除表面的工艺结构后，浸泡于20g/L的氢氧化钠溶液中超声清洗10min。
(3)芯部强化：将模具形坯浸泡在其质量1/3的芯部强化液中，待其完全吸收后，放置于烘箱中，在60℃保温0.5h。芯部强化液包括以下重量份的成分：酚醛环氧树脂65份、丙烯酸类稀释剂8份、四氢邻苯二甲酸酐0.8份、环氧树脂消泡剂0.06份。
(4)表面强化：将表面强化液涂刷在模具形坯表面，在25℃保温2.5h直至完全固化。表面强化液包括以下重量份的成分：不饱和聚酯树脂108份、羟甲基二乙基三胺10份、纳米二氧化硅3份、消泡剂BYK-A555 0.5份。
(5)模具成型处理：将表面强化后的模具形坯浸泡在丙酮溶液25min，在频率20KHz、温度55℃超声清洗58min，烘干得到该EPS泡沫模具。
实施例3
一种合金消失模用EPS泡沫模具的制备方法，包括以下步骤：
(1)材料选取烧结：选取聚苯乙烯粉末，过400目筛，采用选择性激光烧结法将过筛后的粉末制作成模具形坯；其中，激光功率为100W，扫描速度为22mm/s，烧结间距为0.17mm，单层厚度为0.20mm。
(2)表面清理：去除模具形坯表面多余的聚苯乙烯粉末，再去除表面的工艺结构后，浸泡于40g/L的氢氧化钠溶液中超声清洗5min。
(3)芯部强化：将模具形坯浸泡在其质量1/5的芯部强化液中，待其完全吸收后，放置于烘箱中，在60℃保温0.5h。芯部强化液包括以下重量份的成分：酚醛环氧树脂80份、丙烯酸类稀释剂10份、四氢邻苯二甲酸酐2份、环氧树脂消泡剂0.07份。
(4)表面强化：将表面强化液涂刷在模具形坯表面，在35℃保温2.5h直至完全固化。表面强化液包括以下重量份的成分：不饱和聚酯树脂120份、羟甲基二乙基三胺15份、纳米二氧化硅6份、消泡剂BYK-A555 0.5份。
(5)模具成型处理：将表面强化后的模具形坯浸泡在丙酮溶液30min，在频率30KHz、温度65℃超声清洗40min，烘干得到该EPS泡沫模具。
对比例1
一种合金消失模用EPS泡沫模具的制备方法，包括以下步骤：
(1)材料选取烧结：选取聚苯乙烯粉末，过400目筛，采用选择性激光烧结法将过筛后的粉末制作成模具形坯；其中，激光功率为80W，扫描速度为20mm/s，烧结间距为0.16mm，单层厚度为0.18mm。
(2)表面清理：去除模具形坯表面多余的聚苯乙烯粉末，再去除表面的工艺结构后，浸泡于30g/L的氢氧化钠溶液中超声清洗10min。
(3)表面强化：将表面强化液涂刷在模具形坯表面，在30℃保温2h直至完全固化。表面强化液包括以下重量份的成分：不饱和聚酯树脂110份、羟甲基二乙基三胺11份、纳米二氧化硅4份、消泡剂BYK-A555 0.5份。
(4)模具成型处理：将表面强化后的模具形坯浸泡在丙酮溶液30min，在频率26KHz、温度60℃超声清洗50min，烘干得到该EPS泡沫模具。
对比例2
一种合金消失模用EPS泡沫模具的制备方法，包括以下步骤：
(1)材料选取烧结：选取聚苯乙烯粉末，过400目筛，采用选择性激光烧结法将过筛后的粉末制作成模具形坯；其中，激光功率为80W，扫描速度为20mm/s，烧结间距为0.16mm，单层厚度为0.18mm。
(2)表面清理：去除模具形坯表面多余的聚苯乙烯粉末，再去除表面的工艺结构后，浸泡于30g/L的氢氧化钠溶液中超声清洗10min。
(3)芯部强化：将模具形坯浸泡在其质量1/3的芯部强化液中，待其完全吸收后，放置于烘箱中，在50℃保温1h。芯部强化液包括以下重量份的成分：酚醛环氧树脂72份、丙烯酸类稀释剂8份、四氢邻苯二甲酸酐1.5份、环氧树脂消泡剂0.05份。
(4)模具成型处理：将表面强化后的模具形坯浸泡在丙酮溶液30min，在频率26KHz、温度60℃超声清洗50min，烘干得到该EPS泡沫模具。
性能检测：对实施例1-3、对比例1-2制备的EPS泡沫模具，进行了孔隙率、强度、表层硬度的检测，具体结果见表1。
表1实施例、对比例EPS泡沫模具性能检测结果
| 项目 | 孔隙率(％) | 强度(MPa) | 表层硬度(HD) |
| 实施例1 | 42.2 | 12.5 | 132 |
| 实施例2 | 36.7 | 12.3 | 129 |
| 实施例3 | 38.8 | 11.8 | 128 |
| 对比例1 | 35.2 | 9.5 | 90 |
| 对比例2 | 18.6 | 8.2 | 87 |
由上表可以看出，本发明的EPS泡沫模具孔隙率较高，强度大，表面硬度高，适合作为合金消失模的模具使用。对比例1、对比例2缺少了芯部强化和表面强化步骤，孔隙率较小，强度和表层硬度较小。因此，本发明的工艺简单易行，周期短，精度高，延长了使用寿命。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (5)
1.一种合金消失模用EPS泡沫模具的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)材料选取烧结：选取聚苯乙烯粉末，过200～400目筛，采用选择性激光烧结法将过筛后的粉末制作成模具形坯；
(2)表面清理：去除模具形坯表面多余的聚苯乙烯粉末，再去除表面的工艺结构后，浸泡于20～40g/L的氢氧化钠溶液中超声清洗5～10min；
(3)芯部强化：将模具形坯浸泡在其质量1/3～1/5的芯部强化液中，待其完全吸收后，放置于烘箱中，在50±10℃保温1±0.5h；
(4)表面强化：将表面强化液涂刷在模具形坯表面，在30±5℃保温2±0.5h直至完全固化；
(5)模具成型处理：将表面强化后的模具形坯浸泡在丙酮溶液20～30min，超声清洗40～60min，烘干得到该EPS泡沫模具。
2.根据权利要求1所述的合金消失模用EPS泡沫模具的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)选择性激光烧结法的激光功率为70～100W，扫描速度为18～22mm/s，烧结间距为0.16～0.18mm，单层厚度为0.15～0.20mm。
3.根据权利要求1所述的合金消失模用EPS泡沫模具的制备方法，其特征在于，所述芯部强化液包括以下重量份的成分：酚醛环氧树脂60～80份、丙烯酸类稀释剂5～10份、四氢邻苯二甲酸酐0.6～2份、环氧树脂消泡剂0.02～0.08份。
4.根据权利要求1所述的合金消失模用EPS泡沫模具的制备方法，其特征在于，所述表面强化液包括以下重量份的成分：不饱和聚酯树脂100～120份、羟甲基二乙基三胺8～15份、纳米二氧化硅3～6份、消泡剂BYK-A555 0.2～0.6份。
5.根据权利要求1所述的合金消失模用EPS泡沫模具的制备方法，其特征在于，所述步骤(5)超声频率为20～30KHz，超声温度为50～65℃。
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