[发明专利]一种组芯用3D打印砂芯

说明书

技术领域

本发明属于铸造用3D打印砂芯领域，涉及一种高强度的3D打印砂芯，特别涉及一种高强度组芯用3D打印砂芯。

背景技术

组芯（即组芯造型）是一种用若干块砂芯组合成铸型的造型方法，其不用砂箱等工装，操作简便，生产成本较低，适合于简单产品的铸造生产。但是，若用组芯法生产复杂、中/大型产品，砂芯自身强度无法抵抗金属液压力，会使砂芯（型）开裂，造成炮火现象。

同时，3D打印的快速成形技术是一种以数字模型文件为基础，运用粉末状等可粘合材料，通过逐层打印的方式来构造物体的技术，具有强大的成形能力，能生产结构非常复杂的产品。使用3D打印可以制作组芯所需的砂型及砂芯，但3D打印只能生产单一材料，不能复合打印砂子、芯骨等，且树脂砂会在300℃失效，而浇注铁水的温度在1300℃以上，因此，用3D组芯方法生产复杂、中/大型产品，必须对3D打印砂芯进行强度强化。

目前，本领域中提高普通砂芯强度的常规做法是，在砂芯内部增加芯骨，如公开号为CN103769540A的专利文献，但是由于3D打印技术中，打印材料单一，存在芯骨设计和安装的困难，上述强度增强的方法在3D打印砂芯中应用不多。

在3D打印砂芯中，虽然也有极少数涉及该技术的内容，如公开号为CN104707940A的专利文献，但该文献中，只是针对简单的高温冲压砂芯结构，并不涉及包括多个砂芯组合的组芯应用中，由于该冲压砂芯的芯骨结构的设计和安装相对简单，在应用到生产复杂、大型产品的多个砂芯组合的情况下，存在芯骨与砂芯结合不稳定，强度不仅得不到提高甚至会有所降低，从而导致不具备实际应用的能力，不适合一般性的组芯需求。因此，如何设计一种包括芯骨的高强度组芯用3D打印砂芯成为本领域亟需解决的问题。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，设计并开发出一种高强度组芯用3D打印砂芯，在3D打印砂芯后，通过设置埋芯骨孔和填砂孔，并填入树脂砂使砂芯与芯骨有效连接，提高砂芯整体强度，满足组芯要求，提高铸件的质量。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种组芯用3D打印砂芯，包括：埋芯骨孔、填砂孔、芯骨、树脂砂，其中，

砂芯内腔上部的砂芯本体中设置多个埋芯骨孔，埋芯骨孔在砂芯本体中沿水平方向延伸，每个埋芯骨孔内固定安装有一个芯骨；

砂芯本体的上表面，在与每一个埋芯骨孔对应的位置处，设置有多个向下延伸的填砂孔，填砂孔与埋芯骨孔垂直相交而连通，且填砂孔向下延伸的深度超过埋芯骨孔的下端面；

填砂孔的左右侧面具有斜度，从而形成顶部小、底部大的空间结构，且填砂孔与埋芯骨孔相交的竖直截面上，填砂孔的面积大于埋芯骨孔的面积，使得埋芯骨孔及其内部的芯骨完全位于填砂孔内；

从填砂孔埋入的树脂砂，填充在埋芯骨孔插入芯骨后填砂孔和埋芯骨孔形成的内部空间中。

进一步的，所述埋芯骨孔与砂芯上表面平行，且与芯骨有0.5-2mm的间隙，保证芯骨能够顺利埋入3D打印砂芯。

进一步的，所述埋芯骨孔间隔根据强度要求来确定，间隔值为100-500mm。

进一步的，每个埋芯骨孔上包括至少两个填砂孔，填砂孔间隔200-400mm。

进一步的，填砂孔的侧面与竖直面的夹角为5-30°。

本发明的有益效果在于：

1) 通过芯骨与3D打印砂芯的有效连接，提高砂芯整体强度2-10倍。

2）通过提高砂芯强度可降低吃砂量，节约成本。

3）砂芯强度大幅提升后，组芯造型可以生产复杂、中/大型产品，且能生产球铁等多种材质产品，扩大了组芯造型的适应性，提高了铸件质量。

附图说明

图1为本发明砂芯的整体结构图。

图2为本发明砂芯结构的竖直截面图。

其中，1、埋芯骨孔 2、填砂孔 3、芯骨 4、树脂砂。

具体实施方式

为了使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合具体实施例对本发明作进一步的详细说明。

如图1-2所示，本发明中的组芯用3D打印砂芯，包括：埋芯骨孔、填砂孔、芯骨、树脂砂，其中，砂芯内腔上部的砂芯本体中设置多个埋芯骨孔，其中，所述埋芯骨孔间隔根据强度要求来确定，间隔值为100-500mm。埋芯骨孔在砂芯本体中沿水平方向延伸，每个埋芯骨孔内固定安装有一个芯骨；优选的，所述埋芯骨孔与砂芯上表面平行，且与芯骨有0.5-2mm的间隙，保证芯骨能够顺利埋入3D打印砂芯。