[發明專利]一種3D打印型芯的外部強化系統

有效

• 申請號: 201610566323.6
• 申請日: 2016-07-19
• 公開（公告）號: CN106040987B
• 公開（公告）日: 2018-03-09
• 發明（設計）人: 杜文強;苗潤青
• 申請（專利權）人: 共享智能鑄造產業創新中心有限公司
• 主分類號: B22C9/10
• 分類號: B22C9/10;B33Y30/00
• 代理公司: 北京連城創新知識產權代理有限公司11254
• 代理人: 郝學江

技術領域

本發明應用于3D打印型芯鑄造生產領域，具體涉及一種3D打印型芯的外部強化系統。

背景技術

隨著3D打印技術的推廣與應用，目前使用3D打印型芯進行鑄造生產的方法已經在行業內逐漸流行，其鑄造流程包括型芯打印、流涂烘干、砂芯組裝及澆注，最終得到所需鑄件。該技術不用使用模具制型，無需考慮傳統工藝的起模和撤料問題，可實現各種復雜結構型芯的一次性高精度打印，增加了鑄造工藝設計方法的靈活性，同時節約了模具制造成本，非常適合于試驗件或小批量鑄件的鑄造；由于3D打印型芯打印的成本相對較高，為節約打印成本，同時縮短打印周期，我們希望盡量減少3D打印型芯的設計體積，但為了保證砂芯有足夠強度抵抗鐵水充型過程中的浮力，這就需要對砂芯外圍進行強化。現有技術多數采用將組裝完成的型芯放入鋼制砂箱中，外圍進行樹脂砂填埋，以獲得足夠的外圍強度，但這種方法往往難以找到匹配的砂箱，因而需要消耗大量的樹脂砂用量，導致生產成本提高，無法滿足多品種產品的生產需要。比如公開號為CN103658527A的專利文獻，公開了一種冰箱冷藏箱吸塑模模具鑄件的真空密封造型方法，其采用樹脂砂，導致型芯強度不夠，容易變形。因此如何設計一種既能減少成本又能強化型芯的系統成為本領域亟需解決的問題。

發明內容

本發明針對現有技術的不足，提出了一種3D打印型芯的外部強化系統，該系統使用干砂替代了樹脂砂，同時能提高3D打印型芯的外部強度，且所用干砂可循環使用，生產成本大大降低，滿足多品種鑄件的生產過程需求。

為解決上述技術問題，本發明采取的技術方案為：一種3D打印型芯的外部強化系統，包括：雙層砂箱，所述雙層砂箱包括：內箱、底板、墊塊、外箱和頂板，其中，所述內箱為半封閉箱體，由1個下箱板和4個側箱板連接形成，所述下箱板和側箱板表面均設有排氣槽，其外圍設有砂網；所述底板位于所述內箱底部，所述底板上設有多個與所述下箱板排氣槽錯位的抽氣孔；所述墊塊位于所述底板上，且其頂面與所述內箱底面連接，用于承載內箱；所述外箱是由4個側箱板連接形成的外圍箱體，用于嵌套在所述內箱上，其外部設有橫向加強筋和縱向加強筋； 所述頂板位于所述砂箱頂部，用于密封所述內箱與外箱；負壓系統，所述負壓系統包括：抽氣接頭、電控調節閥、連接管道、凈化槽和真空泵，其中，所述抽氣接頭固定設置于所述凈化槽的側壁上，其一端貫穿所述凈化槽的側壁并延伸進入凈化槽中，另一端與所述內箱底板上的抽氣孔連通，所述電控調節閥設于所述抽氣接頭與所述抽氣孔之間，用于監測所述砂箱內氣壓，并調節控制氣壓值，所述連接管道一端與所述凈化槽相連接，另一端與所述真空泵連接，用于排氣，所述真空泵位于系統末端，用于抽取所述砂箱內的氣體；阻氣薄膜，所述阻氣薄膜包括覆在砂箱頂部和3D型芯外圍的塑料薄膜，用于阻隔外界氣體及型芯內氣體進入砂箱，使砂箱內部形成封閉狀態，當負壓系統運行時形成負壓狀態。

發明人發現，根據本發明實施例的該系統，使用干砂替代樹脂砂，提高3D打印型芯的外部強度，使之足以抵抗鐵水浮力，且所用干砂可循環使用，生產成本大大降低；此外雙層砂箱可按照最大產品的鑄型輪廓尺寸制作，可滿足多品種鑄件的生產過程需要；同時由于樹脂砂用量大大減少，澆注過程鑄型發氣量減小，鑄件的氣孔類缺陷明顯改善。

根據本發明的實施例，所述凈化槽為水槽，用于將氣體粉塵混合物分離，沉淀凈化所述負壓系統抽出的氣體；所述凈化槽還包括排出口，其位于所述凈化槽的底部，通過將氣體粉塵混合物分離的沉淀排出。

根據本發明的實施例，所述內箱和外箱均為焊接形成，所述墊塊與底板，內箱與墊塊，外箱與底板，頂板與內箱、外箱的連接均為焊接，優選的，為無縫滿焊，用于保證其整體的密封性。

根據本發明的實施例，所述內箱的下箱板和側箱板為20mm厚鋼板，每個鋼板30%的面積設置排氣槽，所述砂網為鋼絲材質，其孔徑小于40目砂粒直徑，鉚接在所述排氣槽外圍。

根據本發明的實施例，所述底板為厚度為80mm的方形鋼板，其長寬尺寸比所述內箱各大出160mm，鋼板中心均布多個抽氣孔，優選為3個，抽氣孔內車有螺紋，用于對接所述負壓系統抽氣接頭；所述墊塊為高80mm的方形鋼板。

根據本發明的實施例，所述外箱為20mm厚鋼板，其輪廓尺寸與所述底板相同，且其外部兩側還對稱設有4個吊把。

根據本發明的實施例，所述頂板為厚度20mm的環形鋼板，其內環大小與內箱相同，其外環大小與外箱相同。

根據本發明的實施例，所述抽氣接頭上車有與抽氣孔配套的螺紋，可旋入所述抽氣孔。