[發(fā)明專利]一種基于3D打印鑄造鋁合金缸蓋的成型工藝

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810815207.2
• 申請(qǐng)日: 2018-07-24
• 公開（公告）號(hào): CN108941511B
• 公開（公告）日: 2020-12-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 宋彬;徐宏;及曉陽(yáng);張國(guó)偉;張紅昌
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京北方恒利科技發(fā)展有限公司
• 主分類號(hào): B22D18/06
• 分類號(hào): B22D18/06;B22D27/09;B22C7/02;B22C9/10;B33Y10/00
• 代理公司: 北京元本知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11308
• 代理人: 范奇

本發(fā)明提供了一種基于3D打印鑄造鋁合金缸蓋的成型工藝，包括以下步驟：將復(fù)雜鋁合金缸蓋分型處理，再將分型處理后的鋁合金缸蓋進(jìn)行SLS打印蠟型和3DP打印砂芯，然后對(duì)蠟型處理制備石膏型，砂芯處理，通過(guò)石膏型焙燒工藝形成型腔，采用真空精煉、真空澆注、加壓凝固等處理方法將焙燒得到的型腔與處理好的砂芯準(zhǔn)確安裝，得到復(fù)雜的鋁合金缸蓋。該成型工藝充分發(fā)揮了3D打印、砂型鑄造工藝和石膏型鑄造工藝優(yōu)點(diǎn)，解決了鋁合金缸蓋類高質(zhì)量快速無(wú)模制造問(wèn)題，使得復(fù)雜的鋁合金缸蓋制造較現(xiàn)有更加容易，且生產(chǎn)尺寸精度高，表面質(zhì)量和內(nèi)部質(zhì)量好。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于金屬鑄造成型工藝領(lǐng)域，具體涉及一種基于3D打印鑄造鋁合金缸蓋的成型工藝。

背景技術(shù)

鋁合金缸蓋內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜，尺寸和內(nèi)部質(zhì)量要求很高，一般情況下，鋁合金缸蓋都是通過(guò)開設(shè)金屬模具再進(jìn)行生產(chǎn)的，生產(chǎn)周期很長(zhǎng)，費(fèi)用大；快速鋁合金缸蓋生產(chǎn)采用的是分別打印砂型和砂芯，再進(jìn)行多塊組型組芯，然后進(jìn)行砂型重力鑄造或低壓鑄造，這種方法生產(chǎn)的缸蓋質(zhì)量較差，尺寸精度低于C10，光潔度低于Ra12.5，內(nèi)部有大量的缺陷，裝配和打壓經(jīng)常出問(wèn)題。目前，中小批量高質(zhì)量快速缸蓋需求比較大，汽車、無(wú)人機(jī)、艦船等節(jié)能環(huán)保的鋁合金缸蓋研制任務(wù)比較重，迫切需要找到一種新的制造方法，快速高質(zhì)量的制造缸蓋。

發(fā)明內(nèi)容

鑒于以上所述，本發(fā)明的目的在于提供一種基于3D打印鑄造鋁合金缸蓋的成型工藝，通過(guò)分型處理復(fù)雜鋁合金缸蓋，結(jié)合3D打印技術(shù)和各種輔助工藝，解決了鋁合金缸蓋的缸體內(nèi)部質(zhì)量問(wèn)題。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：一種基于3D打印鑄造鋁合金缸蓋的成型工藝，包括以下步驟：將復(fù)雜鋁合金缸蓋分型處理，再將分型處理后的鋁合金缸蓋進(jìn)行SLS打印蠟型和3DP打印砂芯，然后對(duì)蠟型處理制備石膏型，砂芯處理，通過(guò)石膏型焙燒工藝形成型腔，采用真空精煉、真空澆注、加壓凝固等處理方法將焙燒得到的型腔與處理好的砂芯準(zhǔn)確安裝，得到復(fù)雜的鋁合金缸蓋。

上述基于3D打印鑄造鋁合金缸蓋的成型工藝，具體包括以下步驟：

(1)將復(fù)雜鋁合金缸蓋分型處理：根據(jù)缸蓋設(shè)備圖紙及生產(chǎn)工藝，將缸蓋內(nèi)腔砂芯分離出來(lái)，確定分型和裝配方案，完善和優(yōu)化缸蓋外型和裝配工裝數(shù)據(jù)，確定3D打印缸蓋外形蠟?zāi)！?D打印缸蓋內(nèi)腔砂芯及定位工裝設(shè)計(jì)方案；

(2)分型處理后的鋁合金缸蓋進(jìn)行SLS打印蠟型和3DP打印砂芯：根據(jù)缸蓋外型數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)3D打印HLP設(shè)備的外型數(shù)據(jù)，確定3D打印蠟?zāi)＜岸ㄎ还ぱb設(shè)計(jì)方案，實(shí)現(xiàn)蠟?zāi)３叽缇菴T6級(jí)，蠟?zāi)：穸?.12mm；根據(jù)砂芯數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)適合3D打印HLS設(shè)備的砂芯數(shù)據(jù)，包括砂型定位工裝、定位輔助線、砂芯頭工裝、砂芯排氣系統(tǒng)和澆注系統(tǒng)，確定3D打印砂芯及定位工裝設(shè)計(jì)方案數(shù)據(jù)，砂型厚度30mm；

(3)對(duì)蠟型處理制備石膏型：將外冷鐵通過(guò)定位工裝組裝到蠟?zāi)５母左w內(nèi)，然后由石膏漿液對(duì)蠟?zāi)＿M(jìn)行包覆定位，待石膏漿液自然凝固后轉(zhuǎn)移至真空灌漿罐中，調(diào)節(jié)真空度為0.03-0.05MPa，勻速狀態(tài)下完成石膏漿液灌漿澆注作業(yè)，澆注完成后對(duì)石膏型進(jìn)行增壓處理使之凝固補(bǔ)縮，凝固補(bǔ)縮后再保持加壓狀態(tài)30-60min，待焙燒；

(4)石膏型殼焙燒：將步驟(3)所得的石膏型以每小時(shí)升溫20-40℃的速率加熱升溫至180-210℃，在此溫度上保溫5-8h，然后再以每小時(shí)升溫30-50℃的速率加熱升溫至450-550℃，在此溫度上保溫4-6h，再以每小時(shí)升溫50℃的速率加熱升溫至650℃，在此溫度上保溫2-4h，然后再以每小時(shí)降溫15-20℃的速率降至200-230℃，將內(nèi)冷鐵裝配到石膏型中，保溫3-5h，即可得到成品石膏型；

(5)砂芯處理：將步驟(2)打印好的砂芯進(jìn)行烘烤出氣，烘烤溫度為180-200℃，烘烤時(shí)間為5-6h，要求砂芯發(fā)氣量為1g/1KG，烘烤后冷卻到室溫；