[发明专利]一种3D打印精密铸造模壳的装置及使用方法

说明书

技术领域

本发明属于铸造技术领域，涉及一种3D打印的装置及使用方法，尤其涉及一种3D打印精密铸造模壳的装置及使用方法。

背景技术

精密铸造模壳，是精密铸造过程用于金属液浇注的铸型，一般是完成铸件的熔模原型制造后，最后采用陶瓷型制壳工艺、逐层制壳工艺和硅溶胶制壳工艺等传统制壳工艺制造而成。目前，最快的精密铸造模壳的制作方法是先采用熔融沉积制造法（FDM）、选择性激光烧结法（SLS）和立体光刻法（SL）等3D打印技术快速制造出熔模原型后，再采用传统的制壳工艺制作精密铸造模壳，最后将铸模原型熔掉后得到精密铸造模壳。例如一种常用的快速制造蜡模精密铸造模壳方法如下：

1、快速制造蜡模：采用SLS技术快速制造PS模，然后在模样表面进行渗蜡处理得到表面光滑的蜡模；

2、传统模壳制作：通过复杂的传统制壳工艺，经过反复涂挂陶瓷浆料和烘干等过程在蜡模表面得到精密铸造模壳，该过程工艺繁琐，需要相关的精密铸造模壳成形设备；

3、脱蜡得到模壳：通过加热脱蜡处理得到空的精密铸造模壳。

以上过程首先利用3D打印技术快速制造出PS模后渗蜡得到蜡模，然后采用传统的制壳工艺进行精密铸造模壳的制作，最后将蜡模熔化后浇注得到铸件。这种制作精密铸造模壳的方法需要较多的设备和工序，例如3D打印机、渗蜡装置和传统的制壳装置等，而且精密铸造模壳的制作过程繁琐，制造周期较长。

目前采用的砂型砂芯成形装置，补粉装置与成形装置水平分布，成形区域仅占50%左右，成形范围受到限制，且不方便向设备中补充新的粉末；制造过程采用先成形后整体加热烘干的方法，制造效率较低。

发明内容

为了克服背景技术中所述的不足，本发明提供了一种3D打印精密铸造模壳的装置和方法，通过直接打印出精密铸造模壳，省去熔模的制作过程，节省设备和工序，缩短模壳制造周期。

为了实现本发明所述的发明目的，可通过以下技术方案来实现：

一种3D打印精密铸造模壳的装置，包括：计算机及控制系统、移动装置、溶液喷射系统、烘干系统、加粉盒、补粉盒和成形台；计算机及控制系统分别与移动装置、溶液喷射系统和烘干系统相连接；加粉盒和补粉盒设置在成形台上方，加粉盒、补粉盒和成形台之间相互独立，溶液喷射系统设置在加粉盒与烘干系统之间。

所述移动装置包括：加粉盒移动装置、溶液喷射系统移动装置和成形台底板升降装置；补粉盒包括：补粉固定盒、补粉活板和弹簧；成形台包括：成形台粉盒和成形台底板；加粉盒与加粉盒移动装置连接，加粉盒可通过加粉盒移动装置水平移动；溶液喷射系统移动装置固定在加粉盒上，溶液喷射系统通过溶液喷射系统移动装置与加粉盒连接，溶液喷射系统可通过溶液喷射系统移动装置水平移动；成形台底板与成形台底板升降装置连接，成形台底板可通过成形台底板升降装置上下移动，工作过程中加粉盒、补粉盒和成形台内部填充有精密铸造模壳粉末。

所述溶液喷射系统包括：溶液喷射喷头和陶瓷涂料容器；溶液喷射喷头与陶瓷涂料容器连接，陶瓷涂料容器内部填充有陶瓷涂料。

所述烘干系统为加热装置，烘干系统固定在加粉盒上。

所述的3D打印精密铸造模壳的装置，其使用方法如下：

【1】、铺平模壳粉末平面：在补粉盒中加入精密铸造模壳粉末，通过成形台底板升降装置将成形台底板升至距离加粉盒最底部2mm以上，加粉盒移动装置控制加粉盒向补粉盒方向移动，直至顶开补粉活板，补粉盒中的精密铸造模壳粉末向加粉盒内部补充，完成补粉过程；加粉盒背向补粉盒移动，部分活板在弹簧作用下关闭，加粉盒内部的精密铸造模壳粉末向成形台内部补充，完成加粉过程；接着，加粉盒向补粉盒方向移动，直至顶开补粉活板，再次进行补粉过程；通过几次循环的补粉和加粉过程，直至加粉盒将成形台上方的精密铸造模壳粉末铺成一个平面；

【2】、输入输出制壳参数：将三维实体模型输入至计算机及控制系统中，设置好移动装置的移动参数，开始进行第一个单层的制造，计算机及控制系统将第一个单层的轮廓数据处理成指令，准备输送至溶液喷射系统和烘干系统；

【3】、形成模壳第一单层：加粉盒向补粉盒方向移动，加粉盒移动装置和溶液喷射系统移动装置控制溶液喷射系统的移动，溶液喷射系统根据计算机及控制系统的指令，向成形台表层平面上特定轮廓内的精密铸造模壳粉末喷射陶瓷涂料，被喷射区域的精密铸造模壳粉末与陶瓷涂料粘接成形，形成精密铸造模壳的第一个单层，随加粉盒移动的烘干系统对成形后的单层进行烘干和进一步固化，烘干系统的干燥过程与溶液喷射系统的喷射过程同步进行；