[發明專利]一種3D打印鑄鋼用砂型材料及其使用方法

在審

• 申請號: 202110590417.8
• 申請日: 2021-05-28
• 公開（公告）號: CN113305267A
• 公開（公告）日: 2021-08-27
• 發明（設計）人: 段戈揚;樊一揚;陳彬
• 申請（專利權）人: 康碩（德陽）智能制造有限公司
• 主分類號: B22C1/02
• 分類號: B22C1/02;B22C1/22;B22C9/02;B33Y70/10;B33Y80/00
• 代理公司: 成都天嘉專利事務所(普通合伙) 51211
• 代理人: 彭紅艷

本發明涉及3D打印技術領域，特別是涉及一種3D打印鑄鋼用砂型材料及其使用方法，所述砂型材料包括以下按質量百分比計的原料：石英砂85～92份、抗脈紋劑1～5份、有機磷酸0.3～0.8份、玻璃微珠5～10份、木屑1～3份、浸潤劑0.2～0.7份和呋喃樹脂1～3份。通過本砂型材料及其使用方法，能有效解決砂型成型件強度不夠和容易分層的問題。

技術領域

本發明涉及3D打印技術領域，特別是涉及一種3D打印鑄鋼用砂型材料及其使用方法。

背景技術

3D打印技術的發展為砂型鑄造工藝中的數字信息化和智能化帶來了全新的機遇和挑戰。其中，無模砂型3D打印成型技術的應用，在降低模具開發成本的同時可以極大地縮短鑄鋼周期，帶來可觀的經濟效益和社會效益。雖然砂型3D打印技術可以快速低成本解決復雜零件的砂型成型問題，然而，現有的耗材和技術仍然存在一定的局限性：（1）砂型成形件強度較低，特別是高溫強度差，在鑄鋼澆鑄過程中，砂型開裂，鋼液滲入裂縫致使鑄鋼件表面產生脈紋形裂紋；（2）砂型發氣量大，導致成型鑄鋼件易出現氣孔缺陷。

現有技術中，提出了公開號為CN110586848A，公開日為2019年12月20日的中國發明專利文件，來解決上述存在的技術問題，該專利文獻所公開的技術方案如下：一種用于3D打印鑄鋼砂型的材料，其組成包括如下質量份的組分：石英砂90～97份；抗脈紋劑3～10份；固化劑微量；所述石英砂的SiO2含量≥98%，粒徑100～115目；所述抗脈紋劑是80～100目的三氧化二鐵（Fe2O3）粉；所述固化劑是濃度85.11%的有機磷酸，加入量為原料總質量的0.13%。

上述技術方案在實際使用過程中，會出現以下問題：砂型成形件強度不夠，粘結劑和固化劑對砂粒的潤濕性不高，砂型易出現分層。

發明內容

為解決上述技術問題，本發明提出了一種3D打印鑄鋼用砂型材料及其使用方法，能有效解決砂型成型件強度不夠和容易分層的問題。

本發明是通過采用下述技術方案實現的：

一種3D打印鑄鋼用砂型材料，其特征在于：包括以下按質量百分比計的原料：石英砂85～92份、抗脈紋劑1～5份、有機磷酸0.3～0.8份、玻璃微珠5～10份、木屑1～3份、浸潤劑0.2～0.7份和呋喃樹脂1～3份。

所述石英砂的粒度為110～140目，抗脈紋劑的粒度為80～100目，玻璃微珠的粒度為100～115目，木屑的粒度為160～180目。

所述浸潤劑為苯基縮水甘油醚、丁基縮水甘油醚、三甘醇單丁醚、乙二醇單丁醚的一種或多種組合。

所述抗脈紋劑為四氧化三鐵粉。

所述石英砂中SiO₂含量≥98%。

一種3D打印鑄鋼用砂型材料的使用方法，其特征在于：包括以下步驟：

a. 分別將粉料和粘結劑混合；其中，混合粉料指：將85～92份石英砂、1～5份抗脈紋劑、5～10份玻璃微珠和1～3份木屑混合均勻，再緩慢加入0.3～0.8份有機磷酸和0.1～0.4份浸潤劑，直至所有的原料都混合均勻，混合均勻后靜置10～20s；混合粘結劑指：將剩余的浸潤劑和呋喃樹脂混合在一起；

b. 使用3D打印機，將混合均勻的粉料以25秒每層的速度鋪設成厚度為150～280μm每層的薄砂層；

c. 利用噴頭按照鑄型CAD模型的幾何信息向薄砂層表面精確均勻噴射原料總質量0.1～0.2%的粘結劑，接固化砂層，

d. 重復步驟b和步驟c，直至固化成形所需的鑄鋼砂型。

與現有技術相比，本發明的有益效果表現在：