本發(fā)明涉及一種模型凍結(jié)工藝，具體的是一種通過激光快速成型技術(shù)直接制作的光敏樹脂模型的應(yīng)力凍結(jié)工藝。

背景技術(shù)：

采用光彈性試驗(yàn)獲得試驗(yàn)件的應(yīng)力分布是在產(chǎn)品原型設(shè)計(jì)中用來評(píng)估工作應(yīng)力的主要技術(shù)手段，在產(chǎn)品設(shè)計(jì)強(qiáng)度分析上占有重要地位。光彈性試驗(yàn)對(duì)象為光彈性模型，目前國內(nèi)外在研究采用激光快速成型技術(shù)直接成型光敏樹脂模型作為光彈性模型，這種技術(shù)具有成型快，環(huán)保等特點(diǎn)。激光快速成型技術(shù)應(yīng)用廣泛，但在光彈性試驗(yàn)領(lǐng)域應(yīng)用較少，尤其是用在航空發(fā)動(dòng)機(jī)復(fù)雜構(gòu)件的光彈性試驗(yàn)領(lǐng)域極少，光敏樹脂模型的光彈性試驗(yàn)技術(shù)還需要進(jìn)一步完善。光敏樹脂模型用于光彈性凍結(jié)試驗(yàn)時(shí)，行業(yè)內(nèi)技術(shù)人員還在努力尋找更合適的凍結(jié)工藝減小變形和提高模型的尺寸精度，進(jìn)一步降低模型的內(nèi)部初應(yīng)力，以使試驗(yàn)精度進(jìn)一步提高，從而擴(kuò)大應(yīng)用范圍。

現(xiàn)有的凍結(jié)工藝都是針對(duì)各自的光敏樹脂牌號(hào)，凍結(jié)工藝不能共用，目前沒有針對(duì)光敏樹脂11122#的凍結(jié)工藝，如果采用已有的凍結(jié)工藝，容易出現(xiàn)達(dá)到凍結(jié)溫度時(shí)模型的公差配合面粘貼在一起，或光敏樹脂模型劇烈變形導(dǎo)致試驗(yàn)的邊界條件不符合相似原理從而嚴(yán)重影響試驗(yàn)精度；降低施加載荷，模型凍結(jié)后應(yīng)力條紋稀少影響試驗(yàn)精度等問題。由于航空發(fā)動(dòng)機(jī)復(fù)雜構(gòu)件的部分關(guān)鍵尺寸精度高，在優(yōu)化、細(xì)化階段須準(zhǔn)確掌握其應(yīng)力分布，對(duì)光彈性試驗(yàn)的精度提出了更高要求，目前光敏樹脂的凍結(jié)試驗(yàn)技術(shù)必須進(jìn)一步提高其試驗(yàn)精度才能得到廣泛應(yīng)用。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的一個(gè)主要目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的至少一種缺陷，提供一種光敏樹脂模型凍結(jié)工藝，以解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的凍結(jié)溫度高、施加較大載荷時(shí)模型的公差配合面粘貼在一起，施加大載荷光敏樹脂模型變形大，以及載荷小應(yīng)力條紋稀少等影響試驗(yàn)精度的難題。

為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種光敏樹脂模型凍結(jié)工藝，包括以下步驟：

步驟1：光敏樹脂模型凍結(jié)的預(yù)處理，其包括將光敏樹脂模型凍放入模型加載裝置，對(duì)光敏樹脂模型施加載荷；

步驟2：光敏樹脂模型凍結(jié)，其中，在以下溫控條件下對(duì)光敏樹脂模型進(jìn)行凍結(jié)：先用1小時(shí)從室溫到30℃，然后以(5-10)℃/小時(shí)的速率升溫到65℃,根據(jù)光敏樹脂模型大小保溫(1-3)小時(shí)，最后以(1-3)℃/小時(shí)的速率降溫到56℃,卸掉載荷；

步驟3：光敏樹脂模型凍結(jié)后的處理，其包括將光敏樹脂模型從模型加載裝置中取出，以及對(duì)光敏樹脂模型進(jìn)行切割、拋光與條紋判讀。

由上述技術(shù)方案可知，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和積極效果在于：本發(fā)明針對(duì)光敏樹脂模型11122^#提供一種凍結(jié)溫度低、施加載荷較小、試驗(yàn)周期短并能提供合適應(yīng)力條紋級(jí)數(shù)的凍結(jié)工藝，經(jīng)過試驗(yàn)證明，解決了現(xiàn)有工藝中存在的凍結(jié)溫度高，施加較大載荷時(shí)模型的公差配合面粘貼在一起，施加大載荷光敏樹脂模型變形大以及載荷小應(yīng)力條紋稀少等影響試驗(yàn)精度，嚴(yán)重時(shí)導(dǎo)致試驗(yàn)失敗的難題。

附圖說明

通過結(jié)合附圖考慮以下對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的詳細(xì)說明，本發(fā)明的各種目標(biāo)、特征和優(yōu)點(diǎn)將變得更加顯而易見。附圖僅為本發(fā)明的示范性圖解，并非一定是按比例繪制。在附圖中，同樣的附圖標(biāo)記始終表示相同或類似的部件。其中：

圖1為本發(fā)明的光敏樹脂模型凍結(jié)工藝的溫控曲線圖。

圖2為采用現(xiàn)有工藝對(duì)光敏樹脂型號(hào)tdyt1#進(jìn)行凍結(jié)的應(yīng)力凍結(jié)曲線。

具體實(shí)施方式

現(xiàn)在將參考附圖更全面地描述示例實(shí)施方式。然而，示例實(shí)施方式能夠以多種形式實(shí)施，且不應(yīng)被理解為限于在此闡述的實(shí)施方式；相反，提供這些實(shí)施方式使得本發(fā)明將全面和完整，并將示例實(shí)施方式的構(gòu)思全面地傳達(dá)給本領(lǐng)域的技術(shù)人員。圖中相同的附圖標(biāo)記表示相同或類似的結(jié)構(gòu)，因而將省略它們的詳細(xì)描述。

所描述的特征、結(jié)構(gòu)或特性可以以任何合適的方式結(jié)合在一個(gè)或更多實(shí)施方式中。在下面的描述中，提供許多具體細(xì)節(jié)從而給出對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式的充分理解。然而，本領(lǐng)域技術(shù)人員將意識(shí)到，可以實(shí)踐本發(fā)明的技術(shù)方案而沒有所述特定細(xì)節(jié)中的一個(gè)或更多，或者可以采用其它的方法、組件、材料等。在其它情況下，不詳細(xì)示出或描述公知結(jié)構(gòu)、材料或者操作以避免模糊本發(fā)明的各方面。

本申請(qǐng)人選用光敏樹脂11122^#為原材料制成光敏樹脂模型，進(jìn)行光彈性試驗(yàn)，相比于其他型號(hào)的光敏樹脂模型，此種型號(hào)的光敏樹脂模型的靈敏度更高，且市場常見，實(shí)用性高。然而目前沒有針對(duì)光敏樹脂11122^#的凍結(jié)工藝，如果采用已有的凍結(jié)工藝(刁海.應(yīng)用sla快速成型技術(shù)制作內(nèi)燃機(jī)光彈模型的研究[d].天津:天津大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院,2007針對(duì)tdyt1#的應(yīng)力凍結(jié)溫度105℃，周期約25小時(shí)，見圖2)對(duì)光敏樹脂11122^#制作的榫頭榫槽模型(相同的加工方法制作了相同尺寸的模型3套，其中1套用用于已有工藝，一套用于本發(fā)明專利的工藝)進(jìn)行凍結(jié)，施加載荷小時(shí)應(yīng)力條紋少，施加拉伸載荷3kg時(shí)榫頭脫落，試驗(yàn)失敗。為此，本申請(qǐng)人針對(duì)光敏樹脂模型11122^#設(shè)計(jì)了特定的凍結(jié)工藝，此工藝可使用現(xiàn)有的模型加載裝置實(shí)施不需要新增設(shè)備，例如，專利號(hào)zl201410197906.7公開的模型混合加載裝置(發(fā)明人郭天才，梅慶，蘇楠陽)或，專利號(hào)zl201110365872.4公開的模型加載裝置(發(fā)明人文華,郭天才,徐華,劉飛春)。

本發(fā)明提供的光敏樹脂模型凍結(jié)工藝可包括以下步驟：

步驟1：光敏樹脂模型凍結(jié)的預(yù)處理，其包括將光敏樹脂模型凍放入模型加載裝置，對(duì)光敏樹脂模型施加載荷；

步驟2：光敏樹脂模型凍結(jié)，其中，在以下溫控條件下對(duì)光敏樹脂模型進(jìn)行凍結(jié)：

先用1小時(shí)從室溫到30℃，然后以(5-10)℃/小時(shí)的速率升溫到65℃,根據(jù)光敏樹脂模型大小保溫(1-3)小時(shí)，最后以(1-3)℃/小時(shí)的速率降溫到56℃,卸掉載荷；

步驟3：光敏樹脂模型凍結(jié)后的處理，其包括將光敏樹脂模型從模型加載裝置中取出，以及對(duì)光敏樹脂模型進(jìn)行切割、拋光與條紋判讀。

其中，本實(shí)施例是選用模型加載裝置，可根據(jù)需要選擇其他的現(xiàn)有的加載裝置，例如模型混合加載裝置和轉(zhuǎn)接段等。

利用本發(fā)明的光敏樹脂模型凍結(jié)工藝對(duì)上述光敏樹脂模型11122^#進(jìn)行光彈性試驗(yàn)，施加拉伸載荷3kg時(shí)，避免了劇烈變形，出現(xiàn)了超過3級(jí)的應(yīng)力條紋并且應(yīng)力條紋清晰，凍結(jié)時(shí)間低于10小時(shí)，用它作為光敏樹脂模型的凍結(jié)，更能滿足相似原理的邊界條件相似和幾何相似，試驗(yàn)周期短，有利于提高試驗(yàn)的精度和試驗(yàn)效率。并且，不需要新增加設(shè)備，利用已有的凍結(jié)裝置即可實(shí)施。

因此，本發(fā)明的光敏樹脂模型凍結(jié)工藝具有工藝流程簡單，操作方便等優(yōu)點(diǎn)。

根據(jù)一實(shí)施例，步驟1包括：將光敏樹脂成型固化后形成光敏樹脂模型，對(duì)光敏樹脂模型進(jìn)行打磨、拋光并涂甘油。根據(jù)原型的受力狀態(tài)，采用相似原理和等效替代原理對(duì)光敏樹脂模型施加同類載荷，載荷的大小以能在3mm厚的切片中最大應(yīng)力點(diǎn)處出現(xiàn)3級(jí)左右應(yīng)力條紋為宜。

其中，步驟1中對(duì)光敏樹脂模型施加載荷的步驟包括利用模型加載裝置達(dá)到試驗(yàn)加載與應(yīng)力凍結(jié)所需的硬件條件。其中，根據(jù)試驗(yàn)需求從模型加載裝置中選用不同模塊。模型加載裝置包括拉、壓、彎、扭或離心載荷模塊以及溫控模塊、轉(zhuǎn)接段。

步驟1中，施加載荷為拉、壓、彎或扭時(shí)，凍結(jié)使用模型加載裝置的控溫模塊，并選用模型加載裝置的加載模塊。施加載荷為離心力時(shí)，凍結(jié)使用模型加載裝置的控溫模塊，并選用模型加載裝置的離心模塊。

并且，步驟2中的溫控?cái)?shù)值不限于此，可以在實(shí)際使用過程中做部分優(yōu)化。升溫、降溫速率及保溫時(shí)間與光敏樹脂模型的大小有關(guān)，光敏樹脂模型越大，升溫和降溫的速率越小，保溫時(shí)間越長，以確保模型內(nèi)外的溫差接近一致。

步驟3中，光敏樹脂模型凍結(jié)好后，為了減少邊緣效應(yīng)對(duì)試驗(yàn)精度的影響，宜立即取出模型并開始進(jìn)行切割與條紋判讀，切割模型時(shí)應(yīng)避免產(chǎn)生加工應(yīng)力。

以榫頭、榫槽拉伸力的光彈性試驗(yàn)為例說明一種光敏樹脂模型凍結(jié)工藝，具體實(shí)施如下：

a)徹底清潔根據(jù)相似原理設(shè)計(jì)的幾何相似的榫頭、榫槽光敏樹脂模型，對(duì)模型進(jìn)行打磨、拋光并涂甘油。

b)利用模型加載裝置的拉伸模塊對(duì)榫頭、榫槽施加3kg的拉伸載荷。

c)關(guān)閉模型加載裝置的門，啟動(dòng)溫控模塊并編制好溫控程序。

d)溫控按照下面要求進(jìn)行，先用1小時(shí)從室溫到30℃，然后以10℃/小時(shí)的速率升溫到65℃,對(duì)模型保溫1小時(shí)，最后以3℃/小時(shí)的速率降溫到56℃,設(shè)備自動(dòng)停止。溫控曲線如圖1所示。

e)凍結(jié)結(jié)束后，打開模型加載裝置，從加載裝置中取出榫頭、榫槽。

綜上所述，本發(fā)明針對(duì)光敏樹脂模型11122^#提供一種凍結(jié)溫度低、施加載荷較小、試驗(yàn)周期短并能提供合適應(yīng)力條紋級(jí)數(shù)的凍結(jié)工藝，經(jīng)過試驗(yàn)證明，解決了現(xiàn)有工藝中存在的凍結(jié)溫度高施加較大載荷時(shí)模型的公差配合面粘貼在一起，施加大載荷光敏樹脂模型變形大以及載荷小應(yīng)力條紋稀少等影響試驗(yàn)精度的難題。

雖然已參照幾個(gè)典型實(shí)施例描述了本發(fā)明，但應(yīng)當(dāng)理解，所用的術(shù)語是說明和示例性、而非限制性的術(shù)語。由于本發(fā)明能夠以多種形式具體實(shí)施而不脫離發(fā)明的精神或?qū)嵸|(zhì)，所以應(yīng)當(dāng)理解，上述實(shí)施例不限于任何前述的細(xì)節(jié)，而應(yīng)在隨附權(quán)利要求所限定的精神和范圍內(nèi)廣泛地解釋，因此落入權(quán)利要求或其等效范圍內(nèi)的全部變化和改型都應(yīng)為隨附權(quán)利要求所涵蓋。