[发明专利]一种3D打印砂型反重力铸造成型方法

说明书

一种3D打印砂型反重力铸造成型方法，根据铸件特点，设计浇注系统；采用三维制图软件将设计好浇注系统的铸件分型，在浇口杯底端设置水玻璃砂造型和自锁紧工装放置平台；根据分型结果，添加支撑，采用覆膜砂打印添加支撑后的砂型块和芯子，打印完成后对不同砂型块进行烘烤；采用木模与水玻璃砂制作浇道，将砂型和水玻璃砂浇道完成组装，然后拼接自锁紧工装，采用反重力低压方式浇注砂型，得到铸件。本发明解决了因反重力浇注充型压力较大而导致砂型抬箱的问题，让3D打印砂型不再出现裂纹、脱层甚至断裂的现象，铸件尺寸公差达到HB6103 CT6水平，铸件重量和体积偏差≤5％，铸件生产成本大幅度较低。

技术领域

本发明涉及一种3D打印砂型反重力铸造成型方法，该方法采用反重力浇注铸件铸造成型，适用于3D打印砂型和反重力浇注铸件生产。

背景技术

随着航空航天工业的迅猛发展，越来越多的大型复杂薄壁结构铸件被使用。现行航空航天用铸件具有轮廓大，结构复杂，力学性能要求高，薄厚不均匀和弯管油路设计复杂等特点。在目前常用铸造方法中，反重力浇注具有充型平稳、易于补缩、组织致密等特点，可以充分满足航空航天对铸件冶金质量和力学性能的要求。同时近年来为满足上述复杂型腔、外观设计各异科研产品的需要，将反重力浇注方式与PCM无模铸型制造技术、SLS激光烧结覆膜砂技术相结合，以其无需模具、快速、柔性、满足自由制造和铸件质量稳定等特点，很好地解决了上述铸造难题。而且也可以大大提高新产品的开发效率，在成本和周期节省方面具有很大优势，适合个性化定制产品生产的需要，可以大大降低新产品开发的决策风险。

3D打印砂型和反重力浇注在相结合生产的过程中，由于反重力浇注的充型压力和3D打印砂型较大，且考虑到3D打印砂型刷涂料和方便取型以及铸件本身复杂型腔和多油路管道的需要，会采取多层次分型，3D打印砂型组合后经过水玻璃造型，在浇注充型过程中，容易导致砂型抬箱甚至砂型断裂现象发生，使铸件壁厚增加，重量和体积偏差大，尺寸精度降低。其次抬箱也会导致浇注系统的补缩稳定性差，使铸件产生缩松、缩孔等缺陷，甚至直接造成铸件的报废。铸件在分型完成之后，每一块砂型的质量要求有所不同，比如针对浇道质量几乎没有要求，全部采用3D打印砂型的方式生产会有所浪费。为了促进3D打印砂型与反重力浇注生产方式相结合，为了缩短军工产品生产周期，同时满足铸件生产质量要求，尽可能节省铸件生产成本，因此现阶段迫切需要找到一种合理的方法。

发明内容

为克服上述技术中的问题，本发明的目的在于提供一种3D打印砂型反重力铸造成型方法，在提高铸件生产效率的同时降低铸件生产成本，适用于水玻璃砂造型。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种3D打印砂型反重力铸造成型方法，包括以下步骤：

步骤1：根据铸件特点，设计浇注系统；

步骤2：采用三维制图软件将设计好浇注系统的铸件分型，在浇口杯底端设置水玻璃砂造型和自锁紧工装放置平台；

步骤3：根据步骤2中分型结果，添加支撑，以方便取型；

步骤4：采用覆膜砂打印步骤3中添加支撑后的砂型块和芯子，打印完成后对不同砂型块进行清理、烘烤以及精修；

步骤5：制作与自锁紧工装放置平台相匹配的自锁紧工装；

步骤6：采用木模与水玻璃砂制作浇道，水玻璃砂经过450℃烘烤6h取出空冷，制作完成水玻璃砂浇道；

步骤7：将步骤4制备的砂型和步骤6制备的水玻璃砂浇道完成组装；

步骤8：将步骤5制作的自锁紧工装与步骤7中组合完成的砂型进行拼接；

步骤9：在步骤2中的自锁紧工装放置平台下塞满并压实水玻璃砂，形成砂型；

步骤10：采用反重力低压方式浇注步骤9中砂型，得到铸件。