[发明专利]基于糖模的溶模铸造方法

说明书

技术领域

本发明属于溶模铸造技术领域，尤其是涉及一种基于糖模的溶模铸造方法。

背景技术

熔模铸造又称“失蜡铸造”，通常是在蜡模表面涂上数层耐火材料，待其硬化干燥后，将其中的蜡模熔去而制成型壳，再经过焙烧，然后进行浇注，获得铸件的一种方法。由于熔模铸造获得的铸件具有较高的尺寸精度和较低的表面粗糙度，故又称“熔模精密铸造”。其工艺流程一般为：制造蜡模→制造型壳→熔化蜡模→型壳的焙烧→浇注→脱壳和清理→成品。熔模铸造工艺可以生产出精密复杂、接近于产品最后形状，可不加工或很少加工就可直接使用的金属零部件或精美工艺品，所以它是一种近净成形的金属液态成形工艺。近年来，随着三维打印技术的发展，熔模铸造又和快速成型技术结合起来，大大缩短了铸件生产周期，使熔模铸造应用面得以扩大，竞争力增强，从而在与其他工艺竞争中处于有利地位。熔模铸造应该是最具有发展前景的铸造工艺之一。之所以称为熔模，是因为后续工艺是通过熔化或焙烧等方法实现石蜡模的去除。

传统熔模铸造多采用蜡料作为制模材料。无论是天然蜡还是合成蜡，在脱蜡工艺中受热时蜡模的膨胀大于型壳的膨胀，往往导致型壳出现微裂纹甚至破裂，影响铸件的尺寸精度。蜡料是一种化工产品，是从石油中提炼的一种副产品。随着工业的飞速发展，石油的需求量越来越大，石油资源日趋枯竭。此外，蜡模中含有有毒物质，清洗模组的有机溶剂也会对人体有害，在焙烧工序时残留在型壳型腔内的蜡料燃烧时产生大量黑烟，对环境造成污染，燃烧后的残留灰分会影响铸件的表面质量。专利文献CN102641989A发明了一种冰火铸造技术，以冰模代替蜡模进行熔模铸造，对环境无污染，但是，铸型必须在低温下制取，限制了它的广泛应用。

开发新型的高效、环保、优质、经济的铸造工艺是未来的重要发展方向。

发明内容

为了克服现有技术所存在的缺陷，满足社会发展和人们生活的需要，本发明提供了一种新型、经济、环保的溶模铸造方法，将传统的熔蜡模铸造改为溶糖模铸造，提高了铸件的表面质量，避免了熔模铸造过程中对人体带来的伤害和对环境带来的污染。

本发明基于糖模的溶模铸造方法，采用糖作原料，利用三维打印技术，获取糖模来替代传统熔模铸造中的蜡模，然后用水溶解掉糖模的溶模铸造的工艺过程，具体过程包括：

（1）模料配制：根据不同的制造糖模方法，配制相应的糖料；

（2）制造糖模：将配制好的糖料利用三维打印机，制造糖模；

（3）组合糖模：将需要的糖模组合修整，形成整体的糖模组；

（4）制备型壳：在糖模组的外表面涂上耐火材料和粘结剂，制造型壳；

（5）脱模：向型壳内注入适量的水，溶化掉糖模，回收糖液重复利用至步骤（1）；

（6）焙烧：将型壳放在焙烧炉中，进行焙烧；

（7）浇注：在烧透的型壳中浇入金属熔液；

（8）脱壳：待金属熔液冷却后，脱壳，清理后得到产品。

采用糖模铸造代替传统的蜡模铸造，一方面在脱模过程中，避免了传统的加热熔蜡操作，直接采用水溶解其中的糖模即可，避免了传统加热对型壳的影响，且节省了能源，降低了成本投入；另一方面，利用糖料代替蜡料，避免了蜡料对环境的污染和对人体的危害，提高了溶模铸造工艺的安全性和环保性。

糖料的选择需要根据制造糖模方法的不同确定。作为优选，所述的制造糖模方法主要是两种：

第一种是熔融沉积法：具体过程为：根据产品的要求，利用计算机辅助设计软件设计出糖模的三维CAD模型，然后对三维CAD模型进行分层处理，得到水平分层的数据信息。同时利用加热装置对喷头加热，以实现喷头内糖料的融化，加热装置受计算机控制，喷头根据水平分层数据信息（每层的数据信息）作x-y方向的平面运动。三维打印机以气压作为熔融糖料挤压喷射的动力，在合适的条件下，糖料从喷嘴中挤压出来，粘结到工作台面上，然后快速冷却并凝固。每一层截面完成后，工作台下降一层的高度，再继续进行下一层的造型。如此重复，直至完成整个糖模的造型。此外，在制作糖模时，根据结构需要同时制作支撑。此时三维打印机需要采用双喷头，一个喷头用于沉积糖模材料，一个喷头用于沉积支撑材料，两个喷头均受同一个加热装置加热，同时也可根据需要设置单独的加热装置，打印过程中糖料和支撑材料均处于熔融状态。糖模打印成型完成后，去除糖模的支撑部分，对糖模表面进行处理，使糖模精度、表面粗糙度等达到要求。