[发明专利]一种选择性激光烧结覆膜砂原材料的砂型和砂芯清理方法

说明书

一种选择性激光烧结覆膜砂原材料的砂型和砂芯清理方法，首先根据铸件和浇注系统结构完成分型；根据砂型和砂芯特点在易断裂部位添加支撑，然后清理砂型和砂芯，再烘烤砂型和砂芯；将烘烤后的砂型和砂芯进行组型，最后采用反重力低压浇注铸件砂型。本发明根据砂型和砂芯特点在易断裂部位添加支撑，通过清理工艺对砂型和砂芯进行清理，提高了砂型和砂芯的一次打印成活率，降低了铸件的制作时间和生产成本，克服了选择性激光烧结覆膜砂原材料砂型和砂芯清理难的问题。

技术领域

本发明涉及一种选择性激光烧结覆膜砂原材料的砂型和砂芯清理方法，该方法适用于选择性激光烧结(SLS)3D打印设备，采用覆膜砂作为生产原材料生产砂型和砂芯的方法。

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，而砂型模具制作需要4～6个月，铸件的生产需要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。

随着科学与生产技术的不断革新和发展，催生了铸件的快速成型技术，尤其是现阶段3D打印技术铸件在制造业中已经占据了重要的地位，其可以直接将铸件制造时间缩短50～80％，并且不受零部件结构的限制，在生产制造复杂铸件时更能体现其优越性。3D打印技术是指将零件三维模型分割成若干二维截面，通过层层叠加的方式堆积成三维实体，是一种将三维变成二维的制造过程，使制造复杂结构铸件过程无须模具和多道加工工序，并为制备符合特定功能的复杂零部件提供了可能。特别是选择性激光烧结技术，其是将材料粉末铺洒在已成型零件的上表面并刮平，用高强度的CO₂激光器在刚铺的新层上扫描出零件截面，将材料粉末在高强度的激光器照射下被烧结在一起，得到零件表面，并与下面已成型的部分粘接，逐层堆积得到零件实体。近年来，随着复杂结构砂型需求的迅速增长，推出了覆膜砂材料，制备高强度和高稳定性的砂型，促进了3D打印砂型更快的发展，可制造出任意复杂形状铸件的砂型，特别是制备复杂油路管砂芯，其高强度优势更为明显，而且可以随着零部件结构设计的变化可以随时改型，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。

选择性激光烧结覆膜砂技术，主要涉及激光烧结成型以覆膜砂为原材料的砂型和砂芯打印、砂型和砂型清理、烘烤、砂型清理、喷刷涂料等工序，该种工艺最终制备的砂型强度较高，特别是砂芯具有很高的耐冲击性能。近年来，航空航天领域零部件往多功能集成化、形状复杂各异化、多油路管等方向发展，针对砂型的尺寸精度和强度也提出了更高的要求。但是激光烧结覆膜砂原材料完成之后，其强度非常低，砂型和砂芯清理稍有不慎，会导致砂型和砂芯的残缺甚至于断裂，即使打印完好的砂型和砂芯，在清理工序操作方法不当，也会造成砂型和砂芯的变形，为砂型拼接造成很大的困难，严重影响铸件的生产制作周期以及尺寸精度。由于以上问题的出现，现阶段迫切需要找到一种合理的激光选择性烧结覆膜砂清理方法，为铸件3D打印砂型的快速制造提供坚实的基础。

发明内容

本发明的目的是提供一种选择性激光烧结覆膜砂原材料的砂型和砂芯清理方法。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种选择性激光烧结覆膜砂原材料的砂型和砂芯清理方法，首先根据铸件和浇注系统结构完成分型；根据砂型和砂芯特点在易断裂部位添加支撑，然后通过清理工艺清理砂型和砂芯，再烘烤砂型和砂芯；将烘烤后的砂型和砂芯进行组型，最后采用反重力低压浇注铸件砂型。

本发明进一步的改进在于，具体步骤如下：

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，添加支撑；