[發明專利]一種3D打印砂型反重力鑄造成型方法

有效

• 申請號: 201811320806.3
• 申請日: 2018-11-07
• 公開（公告）號: CN109175307B
• 公開（公告）日: 2021-06-08
• 發明（設計）人: 薛祥義;何益可;李小軍;高暖;周中波
• 申請（專利權）人: 西安西工大超晶科技發展有限責任公司
• 主分類號: B22D18/04
• 分類號: B22D18/04;B33Y10/00
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 安彥彥

一種3D打印砂型反重力鑄造成型方法，根據鑄件特點，設計澆注系統；采用三維制圖軟件將設計好澆注系統的鑄件分型，在澆口杯底端設置水玻璃砂造型和自鎖緊工裝放置平臺；根據分型結果，添加支撐，采用覆膜砂打印添加支撐后的砂型塊和芯子，打印完成后對不同砂型塊進行烘烤；采用木模與水玻璃砂制作澆道，將砂型和水玻璃砂澆道完成組裝，然后拼接自鎖緊工裝，采用反重力低壓方式澆注砂型，得到鑄件。本發明解決了因反重力澆注充型壓力較大而導致砂型抬箱的問題，讓3D打印砂型不再出現裂紋、脫層甚至斷裂的現象，鑄件尺寸公差達到HB6103 CT6水平，鑄件重量和體積偏差≤5％，鑄件生產成本大幅度較低。

技術領域

本發明涉及一種3D打印砂型反重力鑄造成型方法，該方法采用反重力澆注鑄件鑄造成型，適用于3D打印砂型和反重力澆注鑄件生產。

背景技術

隨著航空航天工業的迅猛發展，越來越多的大型復雜薄壁結構鑄件被使用。現行航空航天用鑄件具有輪廓大，結構復雜，力學性能要求高，薄厚不均勻和彎管油路設計復雜等特點。在目前常用鑄造方法中，反重力澆注具有充型平穩、易于補縮、組織致密等特點，可以充分滿足航空航天對鑄件冶金質量和力學性能的要求。同時近年來為滿足上述復雜型腔、外觀設計各異科研產品的需要，將反重力澆注方式與PCM無模鑄型制造技術、SLS激光燒結覆膜砂技術相結合，以其無需模具、快速、柔性、滿足自由制造和鑄件質量穩定等特點，很好地解決了上述鑄造難題。而且也可以大大提高新產品的開發效率，在成本和周期節省方面具有很大優勢，適合個性化定制產品生產的需要，可以大大降低新產品開發的決策風險。

3D打印砂型和反重力澆注在相結合生產的過程中，由于反重力澆注的充型壓力和3D打印砂型較大，且考慮到3D打印砂型刷涂料和方便取型以及鑄件本身復雜型腔和多油路管道的需要，會采取多層次分型，3D打印砂型組合后經過水玻璃造型，在澆注充型過程中，容易導致砂型抬箱甚至砂型斷裂現象發生，使鑄件壁厚增加，重量和體積偏差大，尺寸精度降低。其次抬箱也會導致澆注系統的補縮穩定性差，使鑄件產生縮松、縮孔等缺陷，甚至直接造成鑄件的報廢。鑄件在分型完成之后，每一塊砂型的質量要求有所不同，比如針對澆道質量幾乎沒有要求，全部采用3D打印砂型的方式生產會有所浪費。為了促進3D打印砂型與反重力澆注生產方式相結合，為了縮短軍工產品生產周期，同時滿足鑄件生產質量要求，盡可能節省鑄件生產成本，因此現階段迫切需要找到一種合理的方法。

發明內容

為克服上述技術中的問題，本發明的目的在于提供一種3D打印砂型反重力鑄造成型方法，在提高鑄件生產效率的同時降低鑄件生產成本，適用于水玻璃砂造型。

為實現上述目的，本發明采用的技術方案為：

一種3D打印砂型反重力鑄造成型方法，包括以下步驟：

步驟1：根據鑄件特點，設計澆注系統；

步驟2：采用三維制圖軟件將設計好澆注系統的鑄件分型，在澆口杯底端設置水玻璃砂造型和自鎖緊工裝放置平臺；

步驟3：根據步驟2中分型結果，添加支撐，以方便取型；

步驟4：采用覆膜砂打印步驟3中添加支撐后的砂型塊和芯子，打印完成后對不同砂型塊進行清理、烘烤以及精修；

步驟5：制作與自鎖緊工裝放置平臺相匹配的自鎖緊工裝；

步驟6：采用木模與水玻璃砂制作澆道，水玻璃砂經過450℃烘烤6h取出空冷，制作完成水玻璃砂澆道；

步驟7：將步驟4制備的砂型和步驟6制備的水玻璃砂澆道完成組裝；

步驟8：將步驟5制作的自鎖緊工裝與步驟7中組合完成的砂型進行拼接；

步驟9：在步驟2中的自鎖緊工裝放置平臺下塞滿并壓實水玻璃砂，形成砂型；

步驟10：采用反重力低壓方式澆注步驟9中砂型，得到鑄件。