一种基于石蜡的陶瓷零件一体化快速成形方法

专利名称：一种基于石蜡的陶瓷零件一体化快速成形方法
技术领域：
本发明属于制造业的成型技术，特别涉及一种基于石蜡的陶瓷零 件一体化快速成形方法。
背景技术：
目前，应用于陶瓷零件的快速成形技术主要有分层实体制造，熔 融沉积制造，喷墨打印法，立体光刻，选择性激光烧结等。应用快速 成形技术制备陶瓷零件能大大减少生产周期，提高生产效率，然而这 些技术制备的陶瓷零件存在如成本高，工序复杂，致密度不高等缺点。 国内专利方面，中国国家知识产权局公布的专利"一种陶瓷零件的快
速成形方法"(专利号ZL200510041976.4)其特征为用三维软件 得到三维实体模型；然后用分层软件分层，得到0.1 2mm的-」系列 薄层，得到每层形状；将石蜡融化后注入到制造的陶瓷零件的槽体重， 压平；然后添加新的一层蜡料，往复以上步骤，得到三维零件。可见， 该技术的蜡板是一体的，成形后要去除存在--些麻烦。另外"一种陶 瓷零件的快速制造方法"(专利号ZL 200510043174.7)其内容为-. 首先用三维造型软件在计算机中生成需要制造的陶瓷零件的三维实 体模型，然后用分层软件对三维实体模型进行分层得到每层的形状， 根据分层的形状，刻画本层的轮廓线并将轮廓线外的区域进行网格刻 画，再在刻画的缝隙中填充聚乙烯醇水溶液，逐层叠加后，再经过排蜡烧结并去除产品轮廓线外的余料，即可获得所需的陶瓷零件。可见 该技术对于每层蜡板进行了网格划分，易于后期去除，但成形过程和 上一个类似，只是使用的材料不同而已，该技术的去除石蜡的过程比 较费时，对于一些微小结构和比较尖锐的部位很难将石蜡清理干净。

发明内容
为了克服上述现有技术存在的缺点，本发明的目的在于提供一种 基于石蜡的陶瓷零件一体化快速成形方法，具有生产成本低、工艺简 单、制造精度高的特点。
为了达到上述目的，本发明采用的技术方案为
一种基于石蜡的陶瓷零件一体化快速成形方法，包括以下歩骤
(一) 、用三维软件生成所需要的零件三维实体模型，然后用分
层软件进行分层处理，即将三维实体模型分成厚度为0.1 2mm的一 系列薄层，得到每层的形状；
(二) 、将石蜡熔好后注入体积大于需要制造的陶瓷零件的槽体 中，用压辊碾成厚度为0.1 2mm的蜡片，刻好网格便于去除；
(三) 、根据分层后的第一层实体模型形状，用雕刻机对蜡片进 行雕刻，刻下来的石蜡粉用吹风机吹走；
(四) 、将溶于水的粉末填充到蜡层镂空的部分，用刮刀刮平， 去掉多余的粉末；
(五) 、在槽体中再次注入熔化后的石蜡，用蜡辊将蜡压成厚度 为0.1 2mm的薄层；(六) 根据分层后的第二层三维实体模型的形状，雕刻蜡片，刻 好网格，将雕刻下来的石蜡粉吹走；
(七) 将溶于水的粉末填充到蜡层镂空的部分，用刮刀刮平，去
掉多余的粉末；
(八) 依次根据下一层的形状在上一层的层面上重复制作蜡片、 雕刻形状和填充溶于水的粉末，最后得到一个内部充满可溶于水粉末 的蜡块；
(九) 将蜡块取出浸入水中，将里面的粉末冲洗干净，形成一个 空腔，然后在室温下通风干燥；
(十)将70 12(TC熔融的含质量分数70 90%的陶瓷粉的蜡浆 灌注到上述蜡块的空腔内，待凝固后，将制好的三维原型实体在150 30(TC进行排蜡，排蜡后在900 1400。C进行烧结得到所需的陶瓷零 件。
所述的溶于水的粉末为任意可溶于水的且熔点在50°C以上的粉 末，如淀粉、泥土、氧化钙、碳酸氢钠、碳酸钠或三氯化铁。
由于本发明使用可溶于水的粉末作为填充材料，制备了石蜡模 腔，利用目前成熟的热压铸蜡浆， 一次性注入制成一体化的陶瓷零件。 与传统的快速成形方法相比较，本发明没有层与层之间的过渡，机械 性能更加优良；用水清除型腔的原料，便于循环利用，降低成本。
具体实施方式
实施例一一种基于石蜡的陶瓷零件一体化快速成形方法，包括以下步骤-(-一)、用三维软件生成所需要的零件三维实体模型，然后用分
层软件进行分层处理，即将三维实体模型分成厚度为O.lmm的一系 列薄层，得到每层的形状；
(二) 、将石蜡熔好后注入体积大于需要制造的陶瓷零件的槽体 中，用压辊碾成厚度为O.lmm的蜡片，刻好网格便于去除；
(三) 、根据分层后的第一层实体模型形状，用雕刻机对蜡片进 行雕刻，刻下来的石蜡粉用吹风机吹走；
(四) 、将淀粉填充到蜡层镂空的部分，用刮刀刮平，去掉多余 的淀粉；
(五) 、在槽体中再次注入熔化后的石蜡，用蜡辊将蜡压成厚度 为O.lmm的薄层；
(六) 根据分层后的第二层三维实体模型的形状，雕刻蜡片，刻 好网格，将雕刻下来的石蜡粉吹走；
(七) 将淀粉填充到蜡层镂空的部分，用刮刀刮平，去掉多余的
淀粉；
(八) 依次根据下一层的形状在上一层的层面上重复制作蜡片、 雕刻形状和填充淀粉，最后得到一个内部充满淀粉的蜡块；
(九) 将蜡块取出浸入水中，将里面的淀粉冲洗干净，形成一个 空腔，然后在室温下通风干燥；
(十)将7(TC熔融的含质量分数90%的陶瓷粉的蜡浆灌注到上述蜡块的空腔内，待凝固后，将制好的三维原型实体在300。C进行排 蜡，排蜡后在95(TC进行烧结得到所需的陶瓷零件。
实施例二
(一) 、用三维软件生成所需要的零件三维实体模型，然后用分 层软件进行分层处理，即将三维实体模型分成厚度为lmm的一系列 薄层，得到每层的形状；
(二) 、将石蜡熔好后注入体积大于需要制造的陶瓷零件的槽体 中，用压辊碾成厚度为lmm的蜡片，刻好网格便于去除；
(三) 、根据分层后的第一层实体模型形状，用雕刻机对蜡片进 行雕刻，刻下来的石蜡粉用吹风机吹走；
(四) 、将泥土填充到蜡层镂空的部分，用刮刀刮平，去掉多余 的泥土；
(五) 、在槽体中再次注入熔化后的石蜡，用蜡辊将蜡压成厚度 为lmm的薄层；
(六) 根据分层后的第二层三维实体模型的形状，雕刻蜡片，刻 好网格，将雕刻下来的石蜡粉吹走；
(七) 将泥土填充到蜡层镂空的部分，用刮刀刮平，去掉多余的
泥土；
(八) 依次根据下一层的形状在上一层的层面上重复制作蜡片、 雕刻形状和填充泥土，最后得到一个内部充满泥土的蜡块；
(九) 将蜡块取出浸入水中，将里面的泥土冲洗干净，形成 -个空腔，然后在室温下通风干燥；
(十)将120。C熔融的含质量分数70%的陶瓷粉的蜡浆灌注到上 述蜡块的空腔内，待凝固后，将制好的三维原型实体在26(TC进行排 蜡，排蜡后在IOO(TC进行烧结得到所需的陶瓷零件。
实施例三
(一) 、用三维软件生成所需要的零件三维实体模型，然后用分 层软件进行分层处理，即将三维实体模型分成厚度为1.5mm的一系 列薄层，得到每层的形状；
(二) 、将石蜡熔好后注入体积大于需要制造的陶瓷零件的槽体 中，用压辊碾成厚度为1.5mm的蜡片，刻好网格便于去除；
(三) 、根据分层后的第一层实体模型形状，用雕刻机对蜡片进 行雕刻，刻下来的石蜡粉用吹风机吹走；
(四) 、将氧化钙填充到蜡层镂空的部分，用刮刀刮平，去掉多 余的氧化钙；
(五) 、在槽体中再次注入熔化后的石蜡，用蜡辊将蜡压成厚度 为1.5mm的薄层；
(六) 根据分层后的第二层三维实体模型的形状，雕刻蜡片，刻 好网格，将雕刻下来的石蜡粉吹走；
(七) 将氧化钙填充到蜡层镂空的部分，用刮刀刮平，去掉多余 的氧化钙；
(八) 依次根据下一层的形状在上一层的层面上重复制作蜡片、雕刻形状和填充氧化钙，最后得到一个内部充满氧化钙的蜡块；
(九)将蜡块取出浸入水中，将里面的氧化钙冲洗干净，形成-一 个空腔，然后在室温下通风干燥；
(十)将90。C熔融的含质量分数85%的陶瓷粉的蜡浆灌注到上 述蜡块的空腔内，待凝固后，将制好的三维原型实体在18(TC进行排 蜡，排蜡后在120(TC进行烧结得到所需的陶瓷零件。
权利要求
1、一种基于石蜡的陶瓷零件一体化快速成形方法，其特征在于，包括以下步骤(一)、用三维软件生成所需要的零件三维实体模型，然后用分层软件进行分层处理，即将三维实体模型分成厚度为0.1～2mm的一系列薄层，得到每层的形状；(二)、将石蜡熔好后注入体积大于需要制造的陶瓷零件的槽体中，用压辊碾成厚度为0.1～2mm的蜡片，刻好网格便于去除；(三)、根据分层后的第一层实体模型形状，用雕刻机对蜡片进行雕刻，刻下来的石蜡粉用吹风机吹走；(四)、将溶于水的粉末填充到蜡层镂空的部分，用刮刀刮平，去掉多余的粉末；(五)、在槽体中再次注入熔化后的石蜡，用蜡辊将蜡压成厚度为0.1～2mm的薄层；(六)根据分层后的第二层三维实体模型的形状，雕刻蜡片，刻好网格，将雕刻下来的石蜡粉吹走；(七)将溶于水的粉末填充到蜡层镂空的部分，用刮刀刮平，去掉多余的粉末；(八)依次根据下一层的形状在上一层的层面上重复制作蜡片、雕刻形状和填充溶于水的粉末，最后得到一个内部充满可溶于水粉末的蜡块；(九)将蜡块取出浸入水中，将里面的粉末冲洗干净，形成一个空腔，然后在室温下通风干燥；(十)将70～120℃熔融的含质量分数70～90％的陶瓷粉的蜡浆灌注到上述蜡块的空腔内，待凝固后，将制好的三维原型实体在150～300℃进行排蜡，排蜡后在900～1400℃进行烧结得到所需的陶瓷零件。
2、 根据权利要求书1所述的一种基于石蜡的陶瓷零件一体化快速成形方法，其特征在于，所述的溶于水的粉末为任意可溶于水的且熔点在5(TC以上的粉末。
3、根据权利要求书1所述的一种基于石蜡的陶瓷零件一体化快速成形方法，其特征在于，包括以下步骤(一)、用三维软件生成所需要的零件三维实体模型，然后用分层软件进行分层处理，即将三维实体模型分成厚度为0.1mm的一系列薄层，得到每层的形状；(二)、 将石蜡熔好后注入体积大于需要制造的陶瓷零件的槽体中，用压辊碾 成厚度为O.lmm的蜡片，刻好网格便于去除；(三)、根据分层后的 第一层实体模型形状，用雕刻机对蜡片进行雕刻，刻下来的石蜡粉用 吹风机吹走；(四)、将淀粉填充到蜡层镂空的部分，用刮刀刮平，去 掉多余的淀粉；(五)、在槽体中再次注入熔化后的石蜡，用蜡辊将蜡 压成厚度为0.1mm的薄层；(六)根据分层后的第二层三维实体模型 的形状，雕刻蜡片，刻好网格，将雕刻下来的石蜡粉吹走；(七)将 淀粉填充到蜡层镂空的部分，用刮刀刮平，去掉多余的淀粉；(八) 依次根据下一层的形状在上一层的层面上重复制作蜡片、雕刻形状和 填充淀粉，最后得到一个内部充满淀粉的蜡块；(九)将蜡块取出浸 入水中，将里面的淀粉冲洗干净，形成一个空腔，然后在室温下通风 干燥；(十)将7(TC熔融的含质量分数90Q/c)的陶瓷粉的蜡浆灌注到上 述蜡块的空腔内，待凝固后，将制好的三维原型实体在30(TC进行排 蜡，排蜡后在950。C进行烧结得到所需的陶瓷零件。
4、根据权利要求书1所述的一种基于石蜡的陶瓷零件一体化快 速成形方法，其特征在于，包括以下歩骤(一)、用三维软件生成所需要的零件三维实体模型，然后用分层软件进行分层处理，即将三维实体模型分成厚度为lmm的一系列薄层，得到每层的形状；(二)、 将石蜡熔好后注入体积大于需要制造的陶瓷零件的槽体中，用压辊碾 成厚度为lmm的蜡片，刻好网格便于去除；(三)、根据分层后的第 一层实体模型形状，用雕刻机对蜡片进行雕刻，刻下来的石蜡粉用吹 风机吹走；(四)、将泥土填充到蜡层镂空的部分，用刮刀刮平，去掉 多余的泥土；(五)、在槽体中再次注入熔化后的石蜡，用蜡辊将蜡压 成厚度为lmm的薄层；(六)根据分层后的第二层三维实体模型的 形状，雕刻蜡片，刻好网格，将雕刻下来的石蜡粉吹走；(七)将泥 土填充到蜡层镂空的部分，用刮刀刮平，去掉多余的泥土；(八)依 次根据下一层的形状在上一层的层面上重复制作蜡片、雕刻形状和填 充泥土，最后得到一个内部充满泥土的蜡块；(九)将蜡块取出浸入 水中，将里面的泥土冲洗干净，形成一个空腔，然后在室温下通风千 燥；(十)将120。C熔融的含质量分数70%的陶瓷粉的蜡浆灌注到上 述蜡块的空腔内，待凝固后，将制好的三维原型实体在26(TC进行排 蜡，排蜡后在100(TC进行烧结得到所需的陶瓷零件。
5、根据权利要求书1所述的一种基于石蜡的陶瓷零件-一体化快 速成形方法，其特征在于，(一)、用三维软件生成所需要的零件三 维实体模型，然后用分层软件进行分层处理，即将三维实体模型分成 厚度为1.5mm的一系列薄层，得到每层的形状；(二)、将石蜡熔好 后注入体积大于需要制造的陶瓷零件的槽体中，用压辊碾成厚度为 1.5mm的蜡片，刻好网格便于去除；(三)、根据分层后的第一层实体模型形状，用雕刻机对蜡片进行雕刻，刻下来的石蜡粉用吹风机吹走;(四)、将氧化钙填充到蜡层镂空的部分，用刮刀刮平，去掉多余的 氧化钙；(五)、在槽体中再次注入熔化后的石蜡，用蜡辊将蜡压成厚 度为1.5mm的薄层；(六)根据分层后的第二层三维实体模型的形状， 雕刻蜡片，刻好网格，将雕刻下来的石蜡粉吹走；(七)将氧化钙填 充到蜡层镂空的部分，用刮刀刮平，去掉多余的氧化钙；(八)依次 根据下一层的形状在上一层的层面上重复制作蜡片、雕刻形状和填充 氧化钙，最后得到一个内部充满氧化钙的蜡块；(九)将蜡块取出浸 入水中，将里面的氧化钙冲洗干净，形成一个空腔，然后在室温下通 风千燥；(十)将9(TC熔融的含质量分数85%的陶瓷粉的蜡浆灌注到 上述蜡块的空腔内，待凝固后，将制好的三维原型实体在180。C进行 排蜡，排蜡后在120(TC进行烧结得到所需的陶瓷零件。
全文摘要
一种基于石蜡的陶瓷零件一体化快速成形方法，首先用三维软件生成所需零件三维实体模型，然后用分层软件分层，得到每层的形状；将石蜡熔融后注入槽体中，用压辊碾成一定厚度蜡片，刻好网格；根据分层后的第一层实体模型形状对蜡片进行雕刻；将溶于水的粉末填充到蜡层镂空的部分；依次重复制作蜡片、雕刻形状和填充粉料，最后得到一个内部充满粉料的蜡块，将蜡块内的粉末用水冲洗干净，形成一个空腔；干燥后将熔融的含陶瓷粉的蜡浆灌注到空腔内，凝固后，将制好的三维原型实体进行排蜡，然后烧结得到所需的陶瓷零件。本发明使用可溶于水的粉末材料作为填充，利用热压铸蜡浆一次性注入制成陶瓷零件，没有层间的过渡，提高了材料强度。
文档编号B28B7/34GK101550007SQ20091002225
公开日2009年10月7日 申请日期2009年4月28日 优先权日2009年4月28日
发明者于成龙, 徐文杰, 江红涛, 王秀峰 申请人:陕西科技大学