[發明專利]一種用于砂模外模的3D打印方法

在審

• 申請號: 201911398102.2
• 申請日: 2019-12-30
• 公開（公告）號: CN111097877A
• 公開（公告）日: 2020-05-05
• 發明（設計）人: 馮洋;解云龍;吳衛明;袁魯平
• 申請（專利權）人: 山東聯誠精密制造股份有限公司
• 主分類號: B22C9/02
• 分類號: B22C9/02;B33Y10/00;B33Y50/02
• 代理公司: 濟南舜源專利事務所有限公司 37205
• 代理人: 張亮

本發明公開了一種用于砂模外模的3D打印方法，屬于砂模制造工藝技術領域，包括以下步驟：1)模流分析2)三維建模3)導入建模4)材料準備5)3D打印6)打印完成。本發明是專為砂模制造設計而成，本方案制造的砂模可讓鑄件做到均衡凝固，簡化鑄造工藝，保證鑄件的質量，提高鑄件的成品率。

技術領域

本發明涉及砂模制造工藝技術領域，具體涉及一種用于砂模外模的3D打印方法。

背景技術

近年來，增材制造技術，也稱為3D打印技術，作為一個科技產業熱點，是具有前沿性、先導性的新興技術，3D正在引發傳統生產方式和生產工藝的深刻變革。

鑄件的凝固過程對鑄件的質量和鑄件的組織結構有著非常大的影響。鑄件的最佳凝固方式為同時凝固(均衡凝固)，但由于傳統的鑄造砂模結構形狀單一，對鑄件的凝固溫度場和凝固方式難以控制，影響鑄件質量，降低鑄件的成品率。

傳統的鑄造砂模制造的鑄件，其熱節位置會產生縮松，為了解決這個問題，目前的方法是設置冷鐵和冒口，大大了增加鑄件的工藝難度和制造成本。

發明內容

針對現有技術的上述不足，本發明提供一種用于砂模外模的3D打印方法；該用于砂模外模的3D打印方法是專為砂模制造設計而成，本方案制造的砂模外模可讓鑄件做到均衡凝固，簡化鑄造工藝，保證鑄件的質量，提高鑄件的成品率。

為了解決上述技術問題，本發明提供的一種用于砂模外模的3D打印方法，包括以下步驟：

1)模流分析：利用鑄造模擬軟件分析鑄件容易產生缺陷的部位；

2)三維建模：按照凝固要求，根據模流分析出的鑄件的薄壁區域、厚大熱節區域，對砂模外模進行區別針對性的設計；

3)導入建模：將步驟2中構建好的砂模模型導入3D打印機；

4)材料準備：將模型構建材料輸送至3D打印機；

5)3D打印：根據情況選擇單版打印模式或者多版打印模式，3D打印機根據所選模式自動進行打印；

6)打印完成：砂模外模打印成功后，停止3D打印機，取下砂模外模。

通過上述設計，本方案可以改變砂模外模結構的厚度，從而改變其部分的導熱能力，以讓整個鑄件的溫度場處于平穩狀態，使其實現同時凝固(均衡凝固)，簡化了鑄造工藝，保證鑄件的質量，提高鑄件的成品率。

本發明進一步改進中，上述步驟2中對砂模外模進行區別針對性的設計為砂模外模上與鑄件薄壁區域相應的位置增加厚度，砂模外模上與鑄件厚大熱節區域相應的位置減薄厚度。

通過上述設計，本方案可更利于改變砂模外模部分導熱能力，構建時，按照鑄件薄厚位置，重新設計砂模外模的相應厚度，令鑄件整體的溫度場處于平穩狀態，使其實現同時凝固(均衡凝固)。

砂模外模上與鑄件薄壁區域相應的位置增加厚度，以保證鑄件的薄壁區域能夠緩慢冷卻，防止鑄件產生冷隔和澆不足等缺陷；砂模外模上與鑄件厚大熱節區域相應的位置減薄厚度，可使厚大區域優先凝固，快速平穩凝固，避免鑄件出現縮松縮孔等鑄造缺陷，利用3D打印改變鑄件砂模外模部分厚度，從而改變整個鑄件的凝固溫度場的方法，具有簡化鑄造工藝，提高鑄件的質量，優化鑄件我凝固溫度場的作用，尤其針對新產品開發具有很重要的意義。

本發明進一步改進中，上述鑄造模擬軟件采用Magma、ProCAST、Flow3D或AnyCasting。

差分元算法(FDM)的Magma(德國)，這種算法比較穩定，也是最古老的計算方法，對于流動計算的精度一般，因此元素量很大。