[发明专利]一种3D打印砂型和砂芯烘烤方法

说明书

一种3D打印砂型和砂芯烘烤方法，根据铸件特点，设计浇注系统，完成分型；根据砂型和砂芯特点，在砂芯底部添加支撑件；采用覆膜砂打印砂型和砂芯，对砂型和砂芯残缺部位边撒砂边使用液化气体烘烤硬化后清理；采用液化气体对其表面来回烘烤，保证表面硬化后再次修型清理；将烘烤方箱直接放置在烘箱不锈钢平板上，再将砂型和砂芯放置在相对应的烘烤方箱中心部位，撒上玻璃珠，进行烘烤后将砂型和砂芯完成拼接；浇注砂型，得到铸件；清洗即可。本发明提高了砂型和砂芯的强度和耐冲击性能，让3D打印真正和传统铸造相结合，砂型和砂芯不再出现充型断裂现象，质量处于稳定状态，保证铸件生产成本大幅度降低，同时，尽可能节省试制铸件生产成本。

技术领域

本发明涉及一种3D打印砂型和砂芯烘烤方法，该方法适用于3D打印覆膜砂砂型和砂芯，采用烘箱烘烤砂型和砂芯的成型方法。

背景技术

砂型铸造是一种以砂为主要材料制作铸型，在砂型中浇注成型铸件的铸造方式。一般砂型的制作都需要制作模具，砂型模具制作一般需要4～6个月，铸件的生产一般需要1～2个月，铸件的整个生产周期长，成本高，砂型的尺寸精度低，型腔稍微复杂的铸件造型困难，模具的制作也受限于铸件的复杂程度，不能达到真正零部件的近净成形。特别是随着航空航天领域的快速发展，铸件往复杂薄壁、外观设计各异以及多油路管道集成的方向发展，产品更新研发换代频率明显加快。核心装备的整体化与轻量化依赖于关键零部件的高性能和复杂化，采用传统的砂型铸造生产方式已不能满足现代铸造的发展需要。

近年来发展迅速的3D打印技术在制作复杂铸件方面优势明显，具有无需模具、铸件生产周期短，具有降低铸件生产难度的优势，但是3D打印技术无法形成大尺寸铸件、不适合大批量铸件的生产，并且砂型没有成熟的检测标准等劣势。传统的铸造方式适合大批量生产，受限于复杂铸件的成型，但在大批量铸件的生产以及整体成型复杂结构件等方面具有优势。因此现阶段将3D打印技术与传统铸造生产方式相结合，进行优势互补，开发出了快速铸造方式。现在应用最广泛成熟技术采用3D打印砂型，结合传统铸造方式，快速完成铸件生产。两者的结合可以直接成型砂型和砂芯，减少模具制作环节，具有响应快、生产周期短、砂型和砂芯一体化，可制造出任意复杂形状铸件等特点，而且可以随着零部件结构设计的变化而随时改型，在航空航天领域解决一些关键铸件的生产已经展现出巨大的潜力。

采用传统浇注方式，特别是反重力浇注，充型压力较大，针对砂型和砂芯的强度和耐冲击性能要求也随之提高，现阶段3D打印砂型多采用覆膜砂激光烧结，然后成批烘烤提高砂型强度和耐冲击性。目前针对砂型强度和耐冲击性能没有具体的标准说明，一般只能根据砂型烘烤后表面颜色、砂粒间隙和实际浇注充型后根据铸件情况来评估砂型烘烤情况。国内目前没有针对砂型的烘烤工艺和生产过程控制展开具体研究，砂型和砂芯烘烤成型工艺和试验数据严重缺乏，一旦出现强度和耐冲击性能较差的砂型和砂芯，会直接造成铸件夹杂，特别是具有复杂油路的砂芯，其结构长而细多曲折弯路，强度稍有不足，不仅为砂芯和砂型的拼接造成很大的困难，而且在金属液浇注充型的过程中，导致砂芯断裂，致使油路管堵塞，造成不可挽回的损失。由于以上种种问题的出现，现阶段迫切需要找到一种合理的方法，为铸件3D打印砂型、砂芯烘烤工艺和生产过程控制提供坚实的基础。

发明内容

为克服现有技术中的问题，本发明的目的在于提供一种3D打印砂型和砂芯烘烤方法。

为实现上述目的，本发明采用如下的技术方案：

一种3D打印砂型和砂芯烘烤方法，包括以下步骤：

步骤1：根据铸件特点，设计浇注系统，完成分型；

步骤2：根据步骤1中砂型和砂芯特点，在砂芯底部添加支撑件；

步骤3：采用覆膜砂打印步骤2中砂型和砂芯，对砂型和砂芯残缺部位边撒砂边使用液化气体烘烤硬化，对处理完整的砂型和砂芯进行清理；

步骤4：针对步骤3中清理完成的砂型和砂芯，采用液化气体对其表面来回烘烤，保证表面硬化，对烘烤后起皮部位再次修型清理；