[發明專利]基于3D打印技術的精密鑄造成型方法

在審

• 申請號: 201911346946.2
• 申請日: 2019-12-24
• 公開（公告）號: CN111112552A
• 公開（公告）日: 2020-05-08
• 發明（設計）人: 董志根;江劍;沈光;顏炎
• 申請（專利權）人: 無錫惠思特快速制造科技有限公司
• 主分類號: B22C9/02
• 分類號: B22C9/02;B33Y10/00;B33Y50/02
• 代理公司: 北京挺立專利事務所(普通合伙) 11265
• 代理人: 沃趙新

本發明公開了一種基于3D打印技術的精密鑄造成型方法，采用三維造型軟件進行鑄件的數字模型以及澆鑄系統的繪制，再根據內腔進行型芯的設計，從而獲得帶有定位系統的陶瓷芯的模型。根據陶瓷芯結構進行分型以便陶瓷芯能夠進行裝配放入，將工藝模型分為前后模型。利用SLA光固化工藝3D打印前后模型以及澆鑄系統，3DP噴墨工藝3D打印陶瓷芯。固定組合后獲得含有陶瓷芯以及含有樹脂澆鑄系統的零件原型。最后再通過傳統精密鑄造工藝進行制殼、焙燒、澆鑄進而獲得金屬零部件。本發明完全不使用模具即可實現復雜內腔結構鑄件的鑄造，非常適合復雜內腔結構鑄件的工藝驗證以及小批量生產。

技術領域

本發明涉及精密鑄件制造領域，具體涉及一種基于3D打印技術的精密鑄造成型方法。

背景技術

3D打印技術是制造業領域正在迅速發展的一項新興技術，被稱為“具有工業革命意義的制造技術”。3D打印技術的制造原理是基于“增材制造”的思想，它與傳統的加工工藝通過切削、打磨、沖壓等來實現產品成型的過程具有本質區別，僅利用三維設計數據在一臺設備上即可快速而精確地制造出任意復雜形狀的零件，且無需模具，有效縮短了加工周期，易于實現單件小批量復雜形狀產品的快速制造，在非批量化生產中具有明顯的成本和效率優勢，目前較為主流的3D打印技術有光固化、選擇性激光燒結、熔融沉積以及切紙層疊等幾種，其中光固化3D打印技術發展最成熟、打印精度最高。基于光固化(SL)的3D打印技術與常規熔模鑄造工藝相結合形成基于光固化(SL)的快速熔模鑄造，其工藝過程是利用光固化(SL)樹脂原型代替熔模鑄造中的蠟模，在其上涂掛耐火材料形成鑄造型殼，高溫焙燒使樹脂原型燃燒去除，最后熔煉澆注，從而實現縮短生產周期和降低成本的目的。

對于含有復雜內腔的精密鑄件，內腔中不易進行粘漿和淋浮砂，因此內腔中不利用型殼的形成，上述工藝無法實現含有復雜內腔的鑄件制造。

發明內容

本發明要解決的技術問題是解決上述現有技術的不足，提供一種便于形成復雜內腔的鑄件快速成型方法。

為了解決上述技術問題，本發明采用的技術方案為：一種基于3D打印技術的精密鑄造成型方法，包括如下工藝：

(1)采用三維造型軟件進行鑄件以及鑄件澆鑄系統的數字模型繪制，根據鑄件內腔進行型芯的數字模型繪制；其中型芯包含定位結構；

(2)根據型芯結構對鑄件模型進行分型，將其分成至少兩半以上，使型芯可以放入分型后的鑄件模型中；

(3)利用SLA光固化工藝3D打印已分型的鑄件模型以及澆鑄系統，3DP噴墨工藝3D打印型芯形成陶瓷芯；

(4)將打印好的陶瓷芯、鑄件的分型模型以及澆鑄系統進行組合形成零件原型

(5)對零件進行多次粘漿、淋浮砂以及干燥獲得多層型殼；

(6)對型殼進行焙燒，去除其中鑄件模型已經澆鑄系統模型；

(7)向型殼的澆鑄系統中注入金屬液體，隨后進行冷卻；

(8)去除型殼、并且切割掉澆鑄系統、利用機械振殼以及堿爆的方式去除陶瓷芯，最后得到鑄件；

其中定位結構用于焙燒后，將陶瓷芯固定在型殼上。

進一步的，分型的鑄件模型以及澆鑄系統與陶瓷芯之間采用溫蠟進行融化粘結固定。

進一步的，焙燒分為初次焙燒和二次焙燒，初次焙燒需要焙燒爐升溫至500℃后再放入型殼，放入后焙燒爐升溫至800℃后，需要保溫2小時；二次焙燒前需要進行水洗去除灰分。二次焙燒升溫至金屬所需型殼溫度并保持15分鐘即可進行澆鑄。

進一步的，鑄件以及澆鑄系統模型為中空結構，內部填充為蜂窩結構或者十字網狀結構或者其他能夠使得內部整體聯通的空隙結構，內部填充率控制在8％以下。