[發明專利]基于糖模的溶模鑄造方法

有效

• 申請號: 201310696055.6
• 申請日: 2013-12-17
• 公開（公告）號: CN103752769A
• 公開（公告）日: 2014-04-30
• 發明（設計）人: 賀永;高慶;傅建中;沈洪垚;邱京江;張冏
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: B22C9/04
• 分類號: B22C9/04
• 代理公司: 杭州天勤知識產權代理有限公司 33224
• 代理人: 胡紅娟

技術領域

本發明屬于溶模鑄造技術領域，尤其是涉及一種基于糖模的溶模鑄造方法。

背景技術

熔模鑄造又稱“失蠟鑄造”，通常是在蠟模表面涂上數層耐火材料，待其硬化干燥后，將其中的蠟模熔去而制成型殼，再經過焙燒，然后進行澆注，獲得鑄件的一種方法。由于熔模鑄造獲得的鑄件具有較高的尺寸精度和較低的表面粗糙度，故又稱“熔模精密鑄造”。其工藝流程一般為：制造蠟模→制造型殼→熔化蠟?！蜌さ谋簾鷿沧ⅰ摎ず颓謇怼善贰Ｈ勰ｈT造工藝可以生產出精密復雜、接近于產品最后形狀，可不加工或很少加工就可直接使用的金屬零部件或精美工藝品，所以它是一種近凈成形的金屬液態成形工藝。近年來，隨著三維打印技術的發展，熔模鑄造又和快速成型技術結合起來，大大縮短了鑄件生產周期，使熔模鑄造應用面得以擴大，競爭力增強，從而在與其他工藝競爭中處于有利地位。熔模鑄造應該是最具有發展前景的鑄造工藝之一。之所以稱為熔模，是因為后續工藝是通過熔化或焙燒等方法實現石蠟模的去除。

傳統熔模鑄造多采用蠟料作為制模材料。無論是天然蠟還是合成蠟，在脫蠟工藝中受熱時蠟模的膨脹大于型殼的膨脹，往往導致型殼出現微裂紋甚至破裂，影響鑄件的尺寸精度。蠟料是一種化工產品，是從石油中提煉的一種副產品。隨著工業的飛速發展，石油的需求量越來越大，石油資源日趨枯竭。此外，蠟模中含有有毒物質，清洗模組的有機溶劑也會對人體有害，在焙燒工序時殘留在型殼型腔內的蠟料燃燒時產生大量黑煙，對環境造成污染，燃燒后的殘留灰分會影響鑄件的表面質量。專利文獻CN102641989A發明了一種冰火鑄造技術，以冰模代替蠟模進行熔模鑄造，對環境無污染，但是，鑄型必須在低溫下制取，限制了它的廣泛應用。

開發新型的高效、環保、優質、經濟的鑄造工藝是未來的重要發展方向。

發明內容

為了克服現有技術所存在的缺陷，滿足社會發展和人們生活的需要，本發明提供了一種新型、經濟、環保的溶模鑄造方法，將傳統的熔蠟模鑄造改為溶糖模鑄造，提高了鑄件的表面質量，避免了熔模鑄造過程中對人體帶來的傷害和對環境帶來的污染。

本發明基于糖模的溶模鑄造方法，采用糖作原料，利用三維打印技術，獲取糖模來替代傳統熔模鑄造中的蠟模，然后用水溶解掉糖模的溶模鑄造的工藝過程，具體過程包括：

（1）模料配制：根據不同的制造糖模方法，配制相應的糖料；

（2）制造糖模：將配制好的糖料利用三維打印機，制造糖模；

（3）組合糖模：將需要的糖模組合修整，形成整體的糖模組；

（4）制備型殼：在糖模組的外表面涂上耐火材料和粘結劑，制造型殼；

（5）脫模：向型殼內注入適量的水，溶化掉糖模，回收糖液重復利用至步驟（1）；

（6）焙燒：將型殼放在焙燒爐中，進行焙燒；

（7）澆注：在燒透的型殼中澆入金屬熔液；

（8）脫殼：待金屬熔液冷卻后，脫殼，清理后得到產品。

采用糖模鑄造代替傳統的蠟模鑄造，一方面在脫模過程中，避免了傳統的加熱熔蠟操作，直接采用水溶解其中的糖模即可，避免了傳統加熱對型殼的影響，且節省了能源，降低了成本投入；另一方面，利用糖料代替蠟料，避免了蠟料對環境的污染和對人體的危害，提高了溶模鑄造工藝的安全性和環保性。

糖料的選擇需要根據制造糖模方法的不同確定。作為優選，所述的制造糖模方法主要是兩種：

第一種是熔融沉積法：具體過程為：根據產品的要求，利用計算機輔助設計軟件設計出糖模的三維CAD模型，然后對三維CAD模型進行分層處理，得到水平分層的數據信息。同時利用加熱裝置對噴頭加熱，以實現噴頭內糖料的融化，加熱裝置受計算機控制，噴頭根據水平分層數據信息（每層的數據信息）作x-y方向的平面運動。三維打印機以氣壓作為熔融糖料擠壓噴射的動力，在合適的條件下，糖料從噴嘴中擠壓出來，粘結到工作臺面上，然后快速冷卻并凝固。每一層截面完成后，工作臺下降一層的高度，再繼續進行下一層的造型。如此重復，直至完成整個糖模的造型。此外，在制作糖模時，根據結構需要同時制作支撐。此時三維打印機需要采用雙噴頭，一個噴頭用于沉積糖模材料，一個噴頭用于沉積支撐材料，兩個噴頭均受同一個加熱裝置加熱，同時也可根據需要設置單獨的加熱裝置，打印過程中糖料和支撐材料均處于熔融狀態。糖模打印成型完成后，去除糖模的支撐部分，對糖模表面進行處理，使糖模精度、表面粗糙度等達到要求。