光敏树脂模型及其后处理方法与流程

本公开涉及光敏树脂模型技术领域，尤其涉及一种光敏树脂模型及其后处理方法。

背景技术：

光弹性试验目前是验证有限元分析计算结果是否正确的有效手段，光弹性试验对象为光弹性模型，光弹性模型的质量是影响光弹性试验精度的重要因素。采用激光快速成型技术直接成型的光敏树脂模型作为光弹性模型是国内外研究的方向之一，这种技术具有成本低、成型快和环保性好等特点。近年来国内光敏树脂模型制作技术开始在非航产品光弹性试验领域推广应用。当把该技术应用到航空发动机核心机及技术验证机阶段薄壁构件的平面光弹性试验时，发现误差较大，其中光敏树脂模型中存在初始应力是重要因素。

在激光快速成型光敏树脂模型时，层与层之间存在热应力而产生初始应力，后处理过程中也容易产生初始应力。这些在加工与后处理过程中产生的初始应力，其引起的变形在光学仪器下表现为初始应力条纹。初始应力条纹与光弹性试验加载产生的应力条纹重叠，会干扰试验条纹的准确判读，从而影响光弹性试验精度。尤其是当厚度不大于3毫米薄壁的构件初始应力条纹级次大于0.2时，它对光弹性试验产生的误差可能超过6.6％。因此，需要采取有效措施降低初始应力条纹级次，减小其对光弹性试验的误差，从而提高光敏树脂模型光弹性试验的精度。

为了减小光敏树脂模型的初始应力条纹级次，光敏树脂模型常采用如下后处理流程：成型件清洗、支撑、表面处理打磨、补缺、喷漆、打磨、质量检查、包装和交付。然而，由于不同牌号的光敏树脂的性能的差异，导致不同光敏树脂牌号的模型后处理工艺不一定能共用。某一牌号的光敏树脂的模型如果直接采用其它牌号的处理方法，容易产生减小初始应力条纹级次不理想的情况，并引起较大的试验误差。因此，尽管现有技术中存在一些减小光敏树脂模型的初始应力条纹级次的方法，然而依然有许多牌号的光敏树脂所制备的光敏树脂模型没有适应的处理方法。举例而言，牌号为11122#光敏树脂作为一种具有较好光学性能与力学性能的光敏树脂模型材料，由其所制备的光敏树脂模型尚且没有有效的降低初始应力条纹级次的方法。

所述背景技术部分公开的上述信息仅用于加强对本公开的背景的理解，因此它可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。

技术实现要素：

本公开的目的在于提供一种光敏树脂模型及其后处理方法，该光敏树脂模型的初始应力条纹的级次小，有利于降低光敏树脂模型光弹性试验的误差。

为实现上述发明目的，本公开采用如下技术方案：

根据本公开的第一个方面，提供一种光敏树脂模型的后处理方法，包括：

提供至少一个所述光敏树脂模型；

在各所述光敏树脂模型表面涂覆活性剂后进行干燥；

对各所述光敏树脂模型进行退火。

在本公开的一种示例性实施例中，对各所述光敏树脂模型进行退火包括：

将所述光敏树脂模型在30～35℃保温5～10h，然后升温至55～60℃并保温5～10h，然后降温至30～35℃并保温5～10h。

在本公开的一种示例性实施例中，升温至55～60℃时，升温速率为5～10℃/h。

在本公开的一种示例性实施例中，降温至30～35℃时，降温速率为3～5℃/h。

在本公开的一种示例性实施例中，所述活性剂为甘油。

在本公开的一种示例性实施例中，所述干燥的时间为24～36h，所述干燥的温度为30～35℃。

在本公开的一种示例性实施例中，在在各所述光敏树脂模型表面涂覆活性剂之前，所述光敏树脂模型的后处理方法还包括：

打磨和抛光所述光敏树脂模型。

在本公开的一种示例性实施例中，所述光敏树脂模型的数量为多个，所述后处理方法还包括：

取任一退火后的所述光敏树脂模型进行检测，若该退火后的所述光敏树脂模型的初始应力条纹级次满足预设标准，则其余退火后的所述光敏树脂模型作为合格的所述光敏树脂模型。

在本公开的一种示例性实施例中，所述预设标准为厚度不大于3毫米时，应力条纹级次不大于0.1。

根据本公开的第二个方面，提供一种光敏树脂模型，所述光敏树脂模型经过上述的后处理方法处理过的。

本公开提供的光敏树脂模型的后处理方法，通过在光敏树脂模型表面涂覆活性剂并进行干燥，减小了光敏树脂模型内的小分子(如水分子等)含量，进而减小了后处理后的光敏树脂模型的时间边缘效应，使得后处理后的光敏树脂模型的内部初始应力状态可以较长时间维持。光敏树脂模型在恒温干燥后，再进行退火，可以有效消除光敏树脂模型中的部分应力，减小光敏树脂模型的初始应力。光敏树脂模型应用于光弹性试验时，光敏树脂模型的初始应力条纹的级次小，减少了初始应力条纹对试验条纹的干扰，减小了光弹性试验的误差，提高了光弹性试验的精度。

附图说明

通过参照附图详细描述其示例实施方式，本公开的上述和其它特征及优点将变得更加明显。

图1是本公开实施方式的光敏树脂模型的后处理方法的流程图。

具体实施方式

现在将参考附图更全面地描述示例实施例。然而，示例实施例能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的范例；相反，提供这些实施例使得本公开将更加全面和完整，并将示例实施例的构思全面地传达给本领域的技术人员。所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施例中。在下面的描述中，提供许多具体细节从而给出对本公开的实施例的充分理解。

用语“一个”、“一”、“所述”用以表示存在一个或多个要素/组成部分/等；用语“包括”和“具有”用以表示开放式的包括在内的意思并且是指除了列出的要素/组成部分/等之外还可存在另外的要素/组成部分/等。

本公开实施方式中提供一种光敏树脂模型的后处理方法，该光敏树脂模型可以是用于光弹性试验的光敏树脂模型。本公开的光敏树脂，可以是牌号为11122^#的光敏树脂，该牌号的光敏树脂具有多个生产厂家(可以在光敏树脂网上寻找)，技术人员可以进行选购，例如可以购买dms公司的watershedxc11122树脂。

本公开提供的光敏树脂模型的后处理方法，目的是降低光敏树脂模型在试验前存在的初始应力，降低其初始应力条纹，减小其初始应力条纹对光弹性试验的干扰，提高光弹性试验的精度。该后处理方法处理后的光敏树脂模型，主要用于平面光弹性试验，尤其是适用于为航空发动机技术验证机及以前阶段的平面光弹性试验。

如图1所示，该光敏树脂模型的后处理方法包括步骤：

步骤s100，提供至少一个光敏树脂模型；

步骤s200，在各光敏树脂模型表面涂覆活性剂后进行干燥；

步骤s300，对各光敏树脂模型进行退火。

本公开提供的光敏树脂模型的后处理方法，通过在光敏树脂模型表面涂覆活性剂并进行干燥，减小了光敏树脂模型内的小分子(如水分子等)含量，进而减小了后处理后的光敏树脂模型的时间边缘效应，使得后处理后的光敏树脂模型的内部初始应力状态可以较长时间维持。光敏树脂模型在恒温干燥后，再进行退火，可以有效消除光敏树脂模型中的部分应力，减小光敏树脂模型的初始应力。光敏树脂模型应用于光弹性试验时，光敏树脂模型的初始应力条纹的级次小，减少了初始应力条纹对试验条纹的干扰，减小了光弹性试验的误差(尤其是初始应力引起的试验误差将小于3.3％)，提高了光弹性试验的精度。

下面结合附图对本公开实施方式提供的光敏树脂模型的后处理方法的各个步骤进行详细说明。

如图1所示，在步骤s100中，提供光敏树脂模型的方法是多样的，包括但不限于制备光敏树脂模型、接收不同部门提供的光敏树脂模型、回收不合格的光敏树脂模型和购买光敏树脂模型中的任何一种或者多种，本公开对此不做特殊的限定。

举例而言，在一实施方式中，技术人员可以采用激光快速成型技术或者其他可行技术直接制作光敏树脂模型，然后将该光敏树脂模型用于步骤s200。如此，技术人员可以在获得光敏树脂模型后，及时进行步骤s200，以便尽可能减小光敏树脂模型的时间边缘效应。

激光快速成型技术可以在现有的激光快速成型设备上实现，一般包括向设备中加注光敏树脂原料、输入工件模型、逐行或逐层固化成型等步骤。具体的操作过程，可以根据采用的激光快速成型设备的操作规范进行，本公开在此不再赘述。

在另一实施方式中，技术人员可以从供应商处直接购买光敏树脂模型，然后将购买的光敏树脂模型按照步骤s200和步骤s300的方法进行处理。在该实施方式中，技术人员无需制备光敏树脂模型，仅需获得已经制备好的光敏树脂模型，减小了技术人员获得光敏树脂模型的难度和不便，提高了获得合格的光敏树脂模型的效率。可以理解的是，技术人员从供应商处购买的光敏树脂模型，既可以是制备后未经任何处理的光敏树脂模型，也可以是经过打磨、抛光、补缺、喷漆、干燥、涂覆活性剂和包装中的任意一种或多种后处理的光敏树脂模型，还可以是经过其他处理的光敏树脂模型。

可以理解的是，为了提高光敏树脂模型的后处理效率，技术人员可以一次获得多个光敏树脂模型，以便实现对多个光敏树脂模型的同时制备。所获得的多个光敏树脂模型，可以为同一光敏树脂模型，也可以是不同的光敏树脂模型。为了提高光敏树脂模型后处理的成功率，技术人员可以一次获得多个同一目标光敏树脂模型，以便同时后处理多个相同的光敏树脂模型，如此可以避免单个光敏树脂模型的意外损毁导致的目标光敏树脂模型的后处理失败。

在步骤s200中，光敏树脂模型在干燥前可以先涂覆活性剂。活性剂可以选择甘油等，以便使得光敏树脂模型的内外表面的小分子达到平衡，减小光敏树脂模型的时间边缘效应。为了尽快达到平衡，在步骤s200中，干燥的时间可以为24～36h，干燥的温度可以为30～35℃。

上述的小分子可以为氧气、水、二氧化碳、氮气等，但是主要以水分为主。以水分子为例，水进入光敏树脂模型时，将与光敏树脂结合并导致光敏树脂支链间的结合作用改变和结合间隙局部变大，导致光敏树脂发生溶胀，导致光敏树脂模型的内部应力分布改变。同理，当水分离开光敏树脂模型时，光敏树脂模型的内部应力也会发生改变。本公开通过涂覆活性剂和干燥，使得光敏树脂模型的内外表面之间的水分子尽量达到平衡装置，使得光敏树脂模型的水分含量相对不变或者变化速度减缓，进而达到减小光敏树脂模型及最终制备的工件的应力变化速度，减小时间边缘效应。

可以理解的是，尽管本公开所制备的光敏树脂模型具有较小的边缘效应，但是在应用于光弹性试验时，尤其是应用于平面光弹性试验时，光敏树脂模型最好尽早被使用，以尽可能提高光弹性试验的精度。举例而言，在制备完成光敏树脂模型后，该光敏树脂模型立即开展平面光弹性试验。

在步骤s300中，退火可以在程控的保温装置中进行，例如可以在程控的保温箱或烘箱内进行。当然的，技术人员还可以选择其他设备进行退火，如专利201410197906.7中公开的模型混合加载装置，根据这些装置在进行退火操作中的作用和功能，其可以被视为保温箱或烘箱的等效设备。保温装置种类众多，技术人员可以按照所采用的保温装置的操作指南实现对退火过程的控制，本公开不对各类保温装置的操作方法在此一一详述。

在进行退火时，可以将光敏树脂模型在30～35℃保温5～10h，然后升温至55～60℃并保温5～10h，然后降温至30～35℃并保温5～10h。为了减小光敏树脂模型的内外温差以达成最佳的退火效果，技术人员可以根据实际情况适当延长各个保温段的保温时间。例如，当光敏树脂模型的体积比较大时，可以选择较长的保温时间，反之亦然。技术人员应当避免随意增加保温的温度，以免造成光敏树脂模型损毁或内应力增大。

光敏树脂模型在升温段的升温速率和降温段的降温速率应当适宜，太大容易导致光敏树脂模型的内外温差较大，影响退火效果；速率太小则会导致升温段和降温段的时间过长，降低光敏树脂模型的制备效率。经过试验探索和优化，在升温至55～60℃时，升温速率可以为5～10℃/h。在降温至30～35℃时，降温速率可以为3～5℃/h。在该范围内，可以根据光敏树脂模型的体积适当调整升温速率和降温速率。例如，当光敏树脂模型体积大时，可以选择较小的升温速率和降温速率，反之亦然。

在一实施方式中，为了保证光敏树脂模型的尺寸和外形符合光敏树脂模型的要求，在步骤100之后，还可以包括步骤s110：对光敏树脂模型进行修正和光洁化处理。举例而言，在提供光敏树脂模型后，可以对光敏树脂模型进行打磨和抛光，然后再在光敏树脂模型表面涂覆甘油并干燥。

本公开提供的光敏树脂模型的后处理方法，还可以包括对退火后的光敏树脂模型的检测步骤，以便选出合格的光敏树脂模型或者确定光敏树脂模型是否合格。光敏树脂模型的检测方法根据其应用目的和技术要求，可以采用不同的方法。

在一实施方式中，可以对处理后的光敏树脂模型进行检测，判断其初始应力条纹级数是否满足预设标准。若满足预设标准，则该批次处理后的光敏树脂模型为合格产品，反之，该批次处理后的光敏树脂模型为非合格的光敏树脂模型。

预设标准可以根据不同的光弹性试验的技术要求而确定。当光弹性试验为定量试验时，则该预设标准可以较为严格；当光弹性试验为定性试验时，则该预设标准应当比较宽松。例如，在定量光弹性试验中，预设标准可以为厚度不大于3毫米时，应力条纹级次不大于0.1；在定性光弹性试验中，预设标准可以为厚度不大于3毫米时，应力条纹级次不大于0.2。

当满足该预设标准时，在进行定量光弹性试验时，初始应力引起的试验误差将小于3.3％。

可以理解的是，当处理后的光敏树脂模型不能满足定量光弹性试验的要求，而可以满足定性光弹性试验的要求时，技术人员可以将该批光敏树脂模型用于定性光弹性试验，也可以重新按照步骤300进行退火后再次检测。

光敏树脂模型的初始应力条纹级数的检测方法可以根据光敏树脂模型的尺寸进行选择。当光敏树脂模型为薄壁结构时，可以直接将光敏树脂模型置于光弹性仪下进行观察。

下面，以榫头光敏树脂模型和榫槽光敏树脂模型为例，来进一步解释和说明本公开的光敏树脂模型的后处理方法。具体步骤如下：

a)获取多个榫头光敏树脂模型和榫槽光敏树脂模型。

b)彻底清洁各个榫头光敏树脂模型和各个榫槽光敏树脂模型，对各个光敏树脂模型进行打磨、抛光并涂甘油。

c)在恒温干燥箱中对各个光敏树脂模型进行恒温干燥，干燥的时间30小时，温度35℃。

d)将各个光敏树脂模型置于程控的保温箱中，启动温控模块并编制好温控程序；

e)温控按照下面要求进行，先用1小时从环境温度升温到35℃，然后恒温5小时，接着以10℃/小时的速率升温到60℃，保温5小时，然后以5℃/h的速率降温到35℃，最后恒温5小时设备自动停止；

f)温控结束后，打开保温箱，取出各个榫头光敏树脂模型和各个榫槽光敏树脂模型；

g)任意选取一个榫头光敏树脂模型和一个榫槽光敏树脂模型，然后分别立即进行切割，各自切割出一个厚度为3mm的切片；

h)分别把榫头光敏树脂模型的切片和榫槽光敏树脂模型的切片在光弹性仪中进行条纹判读，应力条纹级次低于0.1时，对应的光敏树脂模型可用于定量光弹性试验。

应力条纹级次在0.1～0.2时，对应的光敏树脂模型可用于定性光弹性试验。

i)当应力条纹级次大于0.2时，对应的其余光敏树脂模型按照步骤d)～f)重新进行退火，并在退火后重复步骤g)～h)进行检测。

j)若二次退火后，榫头光敏树脂模型或榫槽光敏树脂模型的厚度为3mm的切片的应力条纹级次依然大于0.2时，则不再退火处理。

本公开提供的光敏树脂模型的后处理方法，能够降低光敏树脂模型在试验前存在的初始应力，降低其初始应力条纹，减小其初始应力条纹对光弹性试验的干扰，提高光弹性试验的精度。

本公开实施方式还提供一种光敏树脂模型，其是由上述的光敏树脂模型的后处理方法实施方式所描述的光敏树脂模型的后处理方法处理后的光敏树脂模型。该光敏树脂模型可以用于光弹性试验的光敏树脂模型。该光敏树脂模型的特点和效果在上述光敏树脂模型的后处理方法实施方式中已经进行了详细说明，在此不再赘述。

该后处理方法处理后的光敏树脂模型，主要用于平面光弹性试验，尤其是适用于为航空发动机核心机及技术验证机阶段薄壁构件的平面光弹性试验。

应可理解的是，本公开不将其应用限制到本说明书提出的部件的详细结构和布置方式。本公开能够具有其他实施方式，并且能够以多种方式实现并且执行。前述变形形式和修改形式落在本公开的范围内。应可理解的是，本说明书公开和限定的本公开延伸到文中和/或附图中提到或明显的两个或两个以上单独特征的所有可替代组合。所有这些不同的组合构成本公开的多个可替代方面。本说明书所述的实施方式说明了已知用于实现本公开的最佳方式，并且将使本领域技术人员能够利用本公开。