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本发明专利技术一种基于3D打印模样的精密铸造工艺,包括如下步骤:S1、打印模样:使用3D打印机进行模样打印;S2、模样拼接;S3、模样试漏;S4、拼接浇注系统;S5、模样表面抛光,使模样表面光滑;S6、制壳:模样进行挂浆、沾砂和干燥处理制成模壳;S7、焙烧脱模;S8、模壳内腔清洗:通过向模壳内腔灌入球丸,通过抛丸清洗模壳内腔;S9、浇铸:使用负压吸铸方式进行浇铸;S10、后处理:壳模进行震壳、切割、磨浇口、喷砂处理。本发明专利技术不需要开模、注蜡,大大降低单件小批量产品的生产制造成本,得到的铸件具有较高的尺寸精度、表面光洁度和铸件一致性,工序精简、生产周期短、适合小批量复杂金属铸件生产。
目前3D打印熔模铸造金属工艺有3种主流方式:1.使用SLS激光烧结PS粉末打印机打印蜡型,然后表面浸蜡抛光,再然后使用石膏做成模具,焙烧后浇铸铝水。2.使用SLA光固化打印机打印光敏树脂蜡型,然后进行制壳,得到模壳后进行焙烧,铸造。3.使用FDM打印机,打印专用铸造树脂,石蜡类材料进行制壳、焙烧、铸造。以上的制造方式都存在着很多问题、缺陷以及不完美的地方,如下:1.尺寸精度差:SLS烧结PS粉末,尺寸误差比较大,另外由于使用实心模型,焙烧时发气量也比较大,进一步导致精度降低,最终铸件尺寸精度较差。2.设备、材料昂贵:以上提到的SLS,SLA型3D打印机价格动则几十上百万,使用到的专用铸造树脂,石蜡材质,价格为500至上千元每公斤,严重制约3D打印产品成本的降低;另一方面石膏模的成本也十分高昂,是砂型铸造的10倍,另外用量也远大于砂型铸造。3.表面精度
1.一种基于3D打印模样的精密铸造工艺,其特征在于,包括如下步骤:/nS1、打印模样:使用3D打印机进行模样打印,打印前对数模进行处理,将模样于突变截面处切开形成多个部件,并在部件的截面上开设相互对应的定位孔;同时在模样加工面增加1~3mm加工余量;/nS2、模样拼接:模样的多个部件打印好后,通过定位销与定位孔配合,将部件通过胶水拼接粘合成整体模样,且相互粘接的部件均开设有连通孔,使得粘接好后的模样内部形成一个贯通的内腔;/nS3、模样试漏:将步骤S2所得的拼接好的模样完全浸入水中,并向模样内腔注入压力为0.1bar~0.05bar的空气进行试漏,试漏完成后将漏点标记,使用补漏胶水涂抹泄漏处,
S1、打印模样:使用3D打印机进行模样打印,打印前对数模进行处理,将模样于突变截面处切开形成多个部件,并在部件的截面上开设相互对应的定位孔;同时在模样加工面增加1~3mm加工余量;
S2、模样拼接:模样的多个部件打印好后,通过定位销与定位孔配合,将部件通过胶水拼接粘合成整体模样,且相互粘接的部件均开设有连通孔,使得粘接好后的模样内部形成一个贯通的内腔;
S3、模样试漏:将步骤S2所得的拼接好的模样完全浸入水中,并向模样内腔注入压力为0.1bar~0.05bar的空气进行试漏,试漏完成后将漏点标记,使用补漏胶水涂抹泄漏处,补漏完成后再行试漏;
S4、拼接浇注系统:在模样顶部开设浇注口,并在浇注口处粘接薄壁塑料浇杯;然后在模样最高处的孤岛位置开设冒口,并在冒口处粘接薄壁塑料管,薄壁塑料管的上端开口与浇杯口平齐或高于浇杯口,且薄壁塑料浇杯和薄壁塑料管的上端开口通过太空棉或玻璃纤维材料制作的塞子封堵;
S5、模样表面抛光:将拼接好浇注系统的模样放到含有饱和抛光剂的环境中高速旋转,使模样表面层纹消失,使模样表面光滑;
S6、制壳:将步骤S5所得带有浇注系统的模样进行挂浆、沾砂和干燥处理制成模壳,制壳完毕后将浇口和冒口切开;
S7、焙烧脱模:将步骤S6所得模壳放入焙烧炉中焙烧,焙烧时先将温度升到710~850°C后保温,再将模壳放入炉中焙烧,待炉中火焰消失后再在该温度下保温1~4小时后出炉冷却,得到铸造用模壳;
S8、模壳内腔清洗:由步骤S7所得的铸造用模壳的浇注口向模壳的内腔灌入球丸,手动上下颠覆摇晃模壳,也可放在震动抛丸机上振动摇晃模壳;抛丸后,在模壳靠下部位置钻出8~12mm的孔,并由该孔倒出球丸;倒出球丸后通过该孔直接目视或者使用内窥镜检查模壳内腔是否还有残留灰烬或残留球丸;检查完毕后,用耐火陶瓷或金属珠粒堵上该孔,再使用粘合剂封堵,封堵后大火烤干;
S9、浇铸:浇铸前将步骤S8所得模壳预热到200~1200℃,后将模壳封装入负压浇铸桶中,然后由浇杯口注入已经熔融的金属锭水;
S10、后处理:将浇铸后的壳模进行震壳、切割、磨浇口、喷砂处理,得到产品铸件。
2.如权利要求1所述的一种基于3D打印模样的精密铸造工艺,其特征在于,在步骤S1中,对数模进行处理时,若模样为转折较多的框架结构零件,需要在模样的转折处打印斜撑杆,以形成稳定的三角形结构;3D打印机进行模样打印时,尺寸精度控制在土0.2mm,打印速度控制在80mm/s,喷头直径控制在0.4mm,打印层厚为0.2mm;打印材料为无色透明PLA或PVB材料。
3.如权利要求1所述的一种基于3D打印模样的精密铸造工艺,其特征在于,在步骤S2中,定位销使用和模样相同的打印材料;粘接模样时,先将需要粘接的部件贴合后,再使用胶水溜缝粘合,从而将部件粘接;粘合胶水采用502胶水或者亚克力粘合剂。
4.如权利要求1所述的一种基于3D打印模样的精密铸造工艺,其特征在于,在步骤S3中,补漏胶水为1~3重量份PLA与1~9重量份亚克力粘合剂混合溶融制成。
5.如权利要求1所述的一种基于3D打印模样的精密铸造工艺,其特征在于,在步骤S4中,薄壁塑料浇...
