[發明專利]一種選擇性激光燒結覆膜砂原材料的砂型和砂芯清理方法

在審

• 申請號: 201910745903.5
• 申請日: 2019-08-13
• 公開（公告）號: CN110328334A
• 公開（公告）日: 2019-10-15
• 發明（設計）人: 周中波;何益可;林琳;王睿;張天杰;薛祥義
• 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: B22C9/02
• 分類號: B22C9/02;B22C9/10;B08B1/00;B08B5/04;B08B5/02;B08B9/032;B33Y10/00;B33Y40/00
• 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

一種選擇性激光燒結覆膜砂原材料的砂型和砂芯清理方法，首先根據鑄件和澆注系統結構完成分型；根據砂型和砂芯特點在易斷裂部位添加支撐，然后清理砂型和砂芯，再烘烤砂型和砂芯；將烘烤后的砂型和砂芯進行組型，最后采用反重力低壓澆注鑄件砂型。本發明根據砂型和砂芯特點在易斷裂部位添加支撐，通過清理工藝對砂型和砂芯進行清理，提高了砂型和砂芯的一次打印成活率，降低了鑄件的制作時間和生產成本，克服了選擇性激光燒結覆膜砂原材料砂型和砂芯清理難的問題。

技術領域

本發明涉及一種選擇性激光燒結覆膜砂原材料的砂型和砂芯清理方法，該方法適用于選擇性激光燒結(SLS)3D打印設備，采用覆膜砂作為生產原材料生產砂型和砂芯的方法。

背景技術

砂型鑄造是一種以砂為主要材料制作鑄型，在砂型中澆注成型鑄件的鑄造方式。一般砂型的制作都需要制作模具，而砂型模具制作需要4～6個月，鑄件的生產需要1～2個月，鑄件的整個生產周期長、成本高、砂型的尺寸精度低，型腔稍微復雜的鑄件造型困難，模具的制作也受限于鑄件的復雜程度，不能達到真正零部件的近凈成形。特別是隨著航空航天領域的快速發展，鑄件往復雜薄壁、外觀設計各異以及多油路管道集成的方向發展，產品更新研發換代頻率明顯加快。核心裝備的整體化與輕量化依賴于關鍵零部件的高性能和復雜化，采用傳統的砂型鑄造生產方式已不能滿足現代鑄造的發展需要。

隨著科學與生產技術的不斷革新和發展，催生了鑄件的快速成型技術，尤其是現階段3D打印技術鑄件在制造業中已經占據了重要的地位，其可以直接將鑄件制造時間縮短50～80％，并且不受零部件結構的限制，在生產制造復雜鑄件時更能體現其優越性。3D打印技術是指將零件三維模型分割成若干二維截面，通過層層疊加的方式堆積成三維實體，是一種將三維變成二維的制造過程，使制造復雜結構鑄件過程無須模具和多道加工工序，并為制備符合特定功能的復雜零部件提供了可能。特別是選擇性激光燒結技術，其是將材料粉末鋪灑在已成型零件的上表面并刮平，用高強度的CO₂激光器在剛鋪的新層上掃描出零件截面，將材料粉末在高強度的激光器照射下被燒結在一起，得到零件表面，并與下面已成型的部分粘接，逐層堆積得到零件實體。近年來，隨著復雜結構砂型需求的迅速增長，推出了覆膜砂材料，制備高強度和高穩定性的砂型，促進了3D打印砂型更快的發展，可制造出任意復雜形狀鑄件的砂型，特別是制備復雜油路管砂芯，其高強度優勢更為明顯，而且可以隨著零部件結構設計的變化可以隨時改型，在航空航天領域解決一些關鍵鑄件的生產已經展現出巨大的潛力。

選擇性激光燒結覆膜砂技術，主要涉及激光燒結成型以覆膜砂為原材料的砂型和砂芯打印、砂型和砂型清理、烘烤、砂型清理、噴刷涂料等工序，該種工藝最終制備的砂型強度較高，特別是砂芯具有很高的耐沖擊性能。近年來，航空航天領域零部件往多功能集成化、形狀復雜各異化、多油路管等方向發展，針對砂型的尺寸精度和強度也提出了更高的要求。但是激光燒結覆膜砂原材料完成之后，其強度非常低，砂型和砂芯清理稍有不慎，會導致砂型和砂芯的殘缺甚至于斷裂，即使打印完好的砂型和砂芯，在清理工序操作方法不當，也會造成砂型和砂芯的變形，為砂型拼接造成很大的困難，嚴重影響鑄件的生產制作周期以及尺寸精度。由于以上問題的出現，現階段迫切需要找到一種合理的激光選擇性燒結覆膜砂清理方法，為鑄件3D打印砂型的快速制造提供堅實的基礎。

發明內容

本發明的目的是提供一種選擇性激光燒結覆膜砂原材料的砂型和砂芯清理方法。

為了實現上述目的，本發明采用的技術方案為：

一種選擇性激光燒結覆膜砂原材料的砂型和砂芯清理方法，首先根據鑄件和澆注系統結構完成分型；根據砂型和砂芯特點在易斷裂部位添加支撐，然后通過清理工藝清理砂型和砂芯，再烘烤砂型和砂芯；將烘烤后的砂型和砂芯進行組型，最后采用反重力低壓澆注鑄件砂型。

本發明進一步的改進在于，具體步驟如下：

步驟1：根據鑄件特點，設計澆注系統，完成分型；

步驟2：根據步驟1中砂型和砂芯特點，添加支撐；