[發明專利]一種復雜形狀金屬部件快速制造方法

有效

• 申請號: 202110295096.9
• 申請日: 2021-03-19
• 公開（公告）號: CN113059117B
• 公開（公告）日: 2022-09-06
• 發明（設計）人: 王廷利;王曉原;楊化林;王憲倫
• 申請（專利權）人: 青島科技大學
• 主分類號: B22C7/00
• 分類號: B22C7/00;B22C9/22;B22D23/00;B33Y10/00
• 代理公司: 青島中天匯智知識產權代理有限公司 37241
• 代理人: 袁曉玲

1.一種復雜形狀金屬部件快速制造方法，其特征在于在鑄型制備過程中注入金屬液進行充型，其特征步驟如下：

步驟1：應用三維造型軟件，繪制出金屬部件產品的三維CAD模型，并基于金屬部件模型繪制對應鑄型的三維CAD模型，鑄型的三維CAD模型由三部分組成：鑄型空腔、鑄型內壁及鑄型填充區域，鑄型空腔是在后續步驟中需要注入金屬液并最終獲得金屬部件的區域，鑄型內壁是在后續步驟中采用殼體切向增材制造方法制備，鑄型填充區域是在后續步驟中通過快速填充方法制備；

步驟2：對鑄型的三維CAD模型進行處理，獲得鑄型內壁的殼體切向增材制造的加工曲線，擠出口側面與鑄型內壁曲面相切，各層加工曲線所成形的輪廓面與鑄型內壁曲面相一致，并獲得鑄型空腔各層的體積大小和位置、鑄型填充區域各層區域的體積大小和位置信息；

步驟3：在工作臺的工作平面下安裝具有加熱和冷卻功能的溫度調控裝置，在制備鑄型和金屬液充型及凝固過程中，根據工藝的需要調節溫度；

步驟4：根據鑄型內壁的加工曲線信息，調節多軸成形裝置各軸的運動，將殼體成形材料通過擠出口擠出并與前一層材料粘結，擠出口向前移動并持續擠出殼體成形材料，殼體成形材料成形后逐漸固化，使得殼體具有一定的強度，直至完成一層殼的成形；

步驟5：根據鑄型填充區域各層需進行填充的體積大小，將相應體積的低導熱率保溫材料快速填充到該區域，噴射粘結劑進行粘結固化，形成保溫效果良好的鑄型；

步驟6：將溫度調控裝置進行加熱升溫，保障后續步驟金屬液剛注入鑄型空腔時溫度不降至過低，避免產生冷隔、過冷、澆不足鑄造缺陷；

步驟7：將金屬液注入鑄型空腔，根據鑄型空腔對應各層區域的大小，調節金屬液的注入位置和流量，隨著鑄型從下而上逐層制備，鑄型空腔內的金屬液隨之上升；

步驟8：鑄型內金屬液充型到一定體積后，將溫度調控裝置進行冷卻降溫，使得鑄型內金屬液通過溫度調控裝置釋放熱量，實現金屬液的降低溫度和凝固冷卻；

重復步驟4-8，直至完成整個鑄型及鑄件的制備；

步驟9：待鑄型制備完成、金屬液完全凝固和冷卻后，對鑄型進行打箱，將鑄件清理干凈，并進行修整后處理，得到目標金屬部件。