[發明專利]一種3D打印蝸殼砂芯的方法

在審

• 申請號: 202010750892.2
• 申請日: 2020-07-31
• 公開（公告）號: CN111687378A
• 公開（公告）日: 2020-09-22
• 發明（設計）人: 李誠;羅永建;唐鐘雪;唐昆貴;張勇
• 申請（專利權）人: 四川共享鑄造有限公司
• 主分類號: B22C9/10
• 分類號: B22C9/10;B22C9/24;B33Y10/00;B33Y80/00
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本發明涉及鑄造技術領域，特別涉及一種蝸殼鑄件在快速成型的鑄造方法。本發明提供了克服了一種3D打印蝸殼砂芯，采用3D打印造型技術，在擴壓管截面曲率最大點所在水平面上下一定范圍內設有分型面一和分型面二，所述分型面一和分型面二將所述蝸殼砂芯分為蓋芯、中間芯和底芯，所述蓋芯上設有用于形成蝸殼進氣口部分的型腔，所述中間芯上設有用于形成擴壓管的型腔，所述底芯上設有用于形成蝸殼轉子的型腔。本發明克服了鑄造工藝方法生產蝸殼時易出現蹭壞、夾砂等質量問題以及對分型面的影響，簡化了組芯工藝，使得擴壓管芯不必單獨下芯，從而避免下芯蹭砂和管道芯易損壞等質量問題，同時確保了蝸殼管道壁厚均勻，提高蝸殼生產產品質量。

技術領域

本發明涉及鑄造技術領域，特別涉及一種蝸殼鑄件在快速成型的鑄造方法。

背景技術

蝸殼是渦輪增壓器的重要零部件之一，蝸殼的作用是將從擴壓器出來的氣流匯集起來引出機器。在蝸殼匯集氣流的過程中，依靠蝸殼外徑及通流截面的逐漸擴大，在增壓器中起降速擴壓作用。蝸殼體由于內腔擴壓管道通流截面呈現變徑螺旋狀，所以在傳統鑄造工藝常采用沿蝸殼脊線平面進行分型，擴壓管道單獨出芯的方式進行鑄造。這種鑄造方式由于需要單獨下擴壓管芯，所以擴壓管壁厚很難保證，且在下芯的時候出現蹭砂等原因造成的夾砂等缺陷；同時由于擴壓管結構原因，靠近轉子部分的擴壓管截面比較細小，從而造成此處的擴壓管芯比較薄弱，傳統造型的時候容易損壞。

發明內容

本發明克服了傳統鑄造工藝方法生產蝸殼時易出現蹭壞、夾砂等質量問題以及對分型面的影響，通過提供一種3D打印蝸殼砂芯，改變傳統蝸殼鑄件木模鑄造工藝沿擴壓管脊線平面作為分型面的鑄造方式，使擴壓管道芯與外皮砂芯連成同一模塊，簡化了組芯工藝，使得擴壓管芯不必單獨下芯，從而避免下芯蹭砂和管道芯易損壞等質量問題，同時確保了蝸殼管道壁厚均勻，提高蝸殼生產產品質量。

一種3D打印蝸殼砂芯，采用3D打印造型技術，在擴壓管截面曲率最大點所在水平面上下一定范圍內設有分型面一和分型面二，所述分型面一和分型面二將所述蝸殼砂芯分為蓋芯、中間芯和底芯，所述蓋芯上設有用于形成蝸殼進氣口部分的型腔，所述中間芯上設有用于形成擴壓管的型腔，所述底芯上設有用于形成蝸殼轉子的型腔。具體通過如下方式實現:

1)選取合適的分型面。根據蝸殼鑄件擴壓管的截面曲率選擇合適的分型面，所選取的分型面既不能干涉上下砂芯的組芯，又不能阻礙3D打印的砂芯對表層浮砂的清理，由于底部外模芯的擴壓管砂芯與外母砂芯合成整體模塊，故分型面應選在擴壓管截面曲率最大點所在水平面上下一定范圍內形成上下兩個分型面，即形成分型面一和分型面二。所述水平面上下一定范圍內包含有中間芯的擴壓管的型腔。

2)設置合理的擴壓管的型腔支撐。根據蝸殼的結構，為了確保有足夠的支撐力來確保擴壓管的型腔，中間芯上還設有蝸殼中心的進氣孔的型腔結構，進氣孔的型腔結構與擴壓管的型腔相連。擴壓管型腔上的側芯頭則由排氣孔芯頭與外模相連形成。通過蝸殼中心的進氣孔型腔的拉力和排氣孔端的側芯頭的支撐力能有效的固定擴壓管砂芯，保證擴壓管壁厚均勻。

3)設計和切分砂芯。對砂芯進行細節設計和切分，將整體砂芯切分為三部分：包括鑄出蝸殼轉子安裝端的底芯、帶出擴壓管道的中間芯和帶出蝸殼進氣口部分的蓋芯三塊砂芯。與此同時，在底芯和中間型分型面處做出澆注系統，蓋芯做出冒口和直澆道。最后，在兩個分型面處分別沿砂芯外沿做出配合臺階，除了用于組芯定位，還防止圍砂緊實時，散砂流入鑄型。

4)3D打印及組芯：三部分砂芯分別進行3D打印，從底芯、中間芯、蓋芯三部分砂芯依次從下至上進行組芯，組芯完成后放入砂箱中填充樹脂砂緊固防漲箱；最后熔化鐵水進行澆注，待凝固后開箱即得到符合要求的蝸殼鑄件。

通過3D打印造型技術改變蝸殼鑄造工藝中分型面和出芯方式，與以往蝸殼傳統鑄造工藝相比，簡化組芯過程，簡化了組芯工藝，使得擴壓管芯不必單獨下芯，從而避免下芯蹭砂和管道芯易損壞等鑄造過程問題，同時確保了蝸殼管道壁厚均勻，擴展了蝸殼鑄件砂芯分型的新思路，提高了蝸殼產品質量和生產效率。