[发明专利]一种3D打印蜗壳砂芯的方法

说明书

本发明涉及铸造技术领域，特别涉及一种蜗壳铸件在快速成型的铸造方法。本发明提供了克服了一种3D打印蜗壳砂芯，采用3D打印造型技术，在扩压管截面曲率最大点所在水平面上下一定范围内设有分型面一和分型面二，所述分型面一和分型面二将所述蜗壳砂芯分为盖芯、中间芯和底芯，所述盖芯上设有用于形成蜗壳进气口部分的型腔，所述中间芯上设有用于形成扩压管的型腔，所述底芯上设有用于形成蜗壳转子的型腔。本发明克服了铸造工艺方法生产蜗壳时易出现蹭坏、夹砂等质量问题以及对分型面的影响，简化了组芯工艺，使得扩压管芯不必单独下芯，从而避免下芯蹭砂和管道芯易损坏等质量问题，同时确保了蜗壳管道壁厚均匀，提高蜗壳生产产品质量。

技术领域

本发明涉及铸造技术领域，特别涉及一种蜗壳铸件在快速成型的铸造方法。

背景技术

蜗壳是涡轮增压器的重要零部件之一，蜗壳的作用是将从扩压器出来的气流汇集起来引出机器。在蜗壳汇集气流的过程中，依靠蜗壳外径及通流截面的逐渐扩大，在增压器中起降速扩压作用。蜗壳体由于内腔扩压管道通流截面呈现变径螺旋状，所以在传统铸造工艺常采用沿蜗壳脊线平面进行分型，扩压管道单独出芯的方式进行铸造。这种铸造方式由于需要单独下扩压管芯，所以扩压管壁厚很难保证，且在下芯的时候出现蹭砂等原因造成的夹砂等缺陷；同时由于扩压管结构原因，靠近转子部分的扩压管截面比较细小，从而造成此处的扩压管芯比较薄弱，传统造型的时候容易损坏。

发明内容

本发明克服了传统铸造工艺方法生产蜗壳时易出现蹭坏、夹砂等质量问题以及对分型面的影响，通过提供一种3D打印蜗壳砂芯，改变传统蜗壳铸件木模铸造工艺沿扩压管脊线平面作为分型面的铸造方式，使扩压管道芯与外皮砂芯连成同一模块，简化了组芯工艺，使得扩压管芯不必单独下芯，从而避免下芯蹭砂和管道芯易损坏等质量问题，同时确保了蜗壳管道壁厚均匀，提高蜗壳生产产品质量。

一种3D打印蜗壳砂芯，采用3D打印造型技术，在扩压管截面曲率最大点所在水平面上下一定范围内设有分型面一和分型面二，所述分型面一和分型面二将所述蜗壳砂芯分为盖芯、中间芯和底芯，所述盖芯上设有用于形成蜗壳进气口部分的型腔，所述中间芯上设有用于形成扩压管的型腔，所述底芯上设有用于形成蜗壳转子的型腔。具体通过如下方式实现:

1)选取合适的分型面。根据蜗壳铸件扩压管的截面曲率选择合适的分型面，所选取的分型面既不能干涉上下砂芯的组芯，又不能阻碍3D打印的砂芯对表层浮砂的清理，由于底部外模芯的扩压管砂芯与外母砂芯合成整体模块，故分型面应选在扩压管截面曲率最大点所在水平面上下一定范围内形成上下两个分型面，即形成分型面一和分型面二。所述水平面上下一定范围内包含有中间芯的扩压管的型腔。

2)设置合理的扩压管的型腔支撑。根据蜗壳的结构，为了确保有足够的支撑力来确保扩压管的型腔，中间芯上还设有蜗壳中心的进气孔的型腔结构，进气孔的型腔结构与扩压管的型腔相连。扩压管型腔上的侧芯头则由排气孔芯头与外模相连形成。通过蜗壳中心的进气孔型腔的拉力和排气孔端的侧芯头的支撑力能有效的固定扩压管砂芯，保证扩压管壁厚均匀。

3)设计和切分砂芯。对砂芯进行细节设计和切分，将整体砂芯切分为三部分：包括铸出蜗壳转子安装端的底芯、带出扩压管道的中间芯和带出蜗壳进气口部分的盖芯三块砂芯。与此同时，在底芯和中间型分型面处做出浇注系统，盖芯做出冒口和直浇道。最后，在两个分型面处分别沿砂芯外沿做出配合台阶，除了用于组芯定位，还防止围砂紧实时，散砂流入铸型。

4)3D打印及组芯：三部分砂芯分别进行3D打印，从底芯、中间芯、盖芯三部分砂芯依次从下至上进行组芯，组芯完成后放入砂箱中填充树脂砂紧固防涨箱；最后熔化铁水进行浇注，待凝固后开箱即得到符合要求的蜗壳铸件。

通过3D打印造型技术改变蜗壳铸造工艺中分型面和出芯方式，与以往蜗壳传统铸造工艺相比，简化组芯过程，简化了组芯工艺，使得扩压管芯不必单独下芯，从而避免下芯蹭砂和管道芯易损坏等铸造过程问题，同时确保了蜗壳管道壁厚均匀，扩展了蜗壳铸件砂芯分型的新思路，提高了蜗壳产品质量和生产效率。