基于冰模快速成形的熔模铸造技术,是一种成本低,原料来源广、低污染等优势的新型熔模铸造技术。该技术利用FDM工艺原理制取冰模,相较于利用硅橡胶模具制取冰模,其过程简单,生产成本低,周期短,因此基于冰模快速成形的熔模铸造技术在小批量或复杂形状产品的铸造方面具有很好的应用价值。该技术在国内外研究还比较少,为了更好的完善基于冰模快速成形的熔模铸造工艺,本课题就以下几个方面进行研究:(1)冰模快速成形实验系统的设计及搭建。冰模快速成形实验系统包括由运动系统、喷射系统、低温系统、保温系统、控制系统、除尘系统组成的硬件系统,和三维建模软件、分层软件、控制系统软件和微滴喷射控制软件组成的软件系统。本论文完成了各个系统的设计和选型,自主设计制作了喷头保温装置和基板升降装置,搭建成完整、可靠的冰模快速成形实验系统。(2)冰模快速成形工艺研究。首先利用Fluent软件建立了微滴凝固仿真模型,对微滴凝固过程进行了理论分析与仿真研究,得到了微滴初始温度和工作环境温度对微滴凝固的影响,确定了冰模成形过程的环境温度和液滴的初始温度。然后建立了在运动系统处于加速阶段时,喷头喷射速度变化的数学模型,并且通过实验验证了该模型的正确性。(3)基于冰模的熔模铸造工艺过程研究。利用搭建的冰模快速成形系统打印出冰模,然后进行熔模铸造工艺的研究。采用硅酸乙酯水解液作为铸造浆料的粘结剂,通过理论计算出水解液的配比;然后采用高熔点的锆英粉作为耐火粉料配制面层浆料,保证了型壳的耐火度;其次,本文创造性的以粉煤灰作为全部耐火粉料配制型壳的背层浆料,并且通过对浆料的各项性能的测定以及铸造实验验证了此浆料的可行性;最后通过实验确定基了于IRP技术的熔模铸造工艺流程,并且按此工艺流程得到了成形效果较好的金属铸件。本论文设计及建立了更完善的冰模快速成形实验系统,并且研究确定了冰模快速成形工艺的各项参数;建立了喷头喷射速率与扫描速率匹配的数学模型;研究确定了基于冰模快速成形的熔模铸造技术的工艺参数和工艺流程。本文为基于IRP技术的熔模铸造工艺的发展提供了更充分的理论基础。