[发明专利]一种3D打印砂模精铸型壳制备方法

说明书

本发明涉及精铸型壳制备技术，具体提供了一种3D打印砂模精铸型壳制备技术，用于提升精铸型壳的生产效率，其特征在于：利用树脂砂型高温烧散的特性，以带有蜡的3D打印复合砂模代替蜡模进行精铸型壳的制造。本发明将3D砂型与熔模精密铸造的优势相结合，利用3D打印砂型制备速度快、强度高、尺寸限制小、成本相对低等特点，结合熔模精铸型壳的高表面质量，实现精铸型壳的快速制造，满足大型薄壁件精铸型壳高效率、高质量的制造需求，解决了传统精铸型壳制备过程中需要制备金属模具进行蜡型母模的制作，导致型壳制备时间长，单件小批量生产效率低的问题，实现了精铸型壳的快速制造。

技术领域

本发明涉及到精铸型壳制备技术，特别提供能够实现精铸型壳快速制造的3D打印砂模精铸型壳制备技术。

背景技术

熔模精密铸造(失蜡法铸造)是一种少切削或无切削的铸造工艺，是铸造行业中的一项优异的工艺技术，其应用非常广泛。它不仅适用于各种类型、各种合金的铸造，而且生产出的铸件尺寸精度、表面质量比其它铸造方法要高，甚至其它铸造方法难于铸得的复杂、耐高温、不易于加工的铸件，均可采用熔模精密铸造铸得。目前，熔模铸造已经广泛的应用在铸造行业中，但在某些方面，仍存在一些限制：

由于蜡模的制备过程复杂，需要制备金属模具，成本高且加工时间长，在快速小批量生产中不占优势；

对于大型薄壁件铸件，由于蜡模本身强度不足以及蜡模充型凝固收缩会导致蜡型变形，导致铸件成型尺寸超差。

增材制造技术能够快速成形复杂 3D 形状的零件，制备精铸型壳过程中可以实现单件小批量精铸零件的快速柔性制造，满足多样化、个性化、小批量产品制造的市场需求。更加可以充分发挥增材制造优势的方法是直接增材制造精铸型壳，将 CAD 模型通过分层堆积形成中空的精铸型壳素坯，焙烧后获得型壳。目前可用于制备精铸型壳的增材制造技术主要有三维打印法（3DP）、 选择性激光烧结法（SLS）、光固化成形法（SLA）以及浆料挤出法等。但制备精铸型壳的增材制造技术仍会受到一些因素的制约。

（1）粘结剂和粉末等成形材料制约了 3DP 法制备精铸型壳的发展，还需要进一步研究和优化材料体系，以满足高质量精密铸造的需要。

（2）利用SLS法制备型壳，覆膜砂表面粘结剂用量少，激光烧结不完全，型壳致密度低；粘结剂用量多，激光烧结时收缩量大，型壳易变形甚至损坏。由于激光照射时间短，烧结粉末的冷却速度很快，不同部分之间的内应力大，型壳容易出现裂纹。

（3）利用SLA法制备型壳，浆料的粘度较低的耐火材料粉末粒径较大会导致光敏树脂固化不完全。

（4）浆料挤出法对浆料具有较高的固相含量以降低烧结收缩，但过高的固相含量会导致浆料粘度过高、所需挤出力过大、挤出困难等问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种3D打印砂模精铸型壳制备技术，将3D砂型与熔模精密铸造的优势相结合，利用3D打印砂型制备速度快、强度高、尺寸限制小、成本相对低等特点，结合熔模精铸型壳的高表面质量，实现精铸型壳的快速制造，满足大型薄壁件精铸型壳高效率、高质量的制造需求。

本发明技术方案如下：

一种3D打印砂模精铸型壳制备技术，其特征在于：以带有蜡的3D打印复合砂模代替蜡模进行精铸型壳的制造。

作为优选的技术方案：

所述带有蜡的3D打印砂模的制备方法为：采用3D打印的方法制备出的砂型作为砂型母模，将该砂型加热至蜡液熔点下5℃，再将砂型浸入融化后的蜡液中，使蜡液沁入砂模内部孔隙，取出，待砂型表面冷却至蜡液熔点下15~20℃后再次浸入蜡液中，使砂型表面形成一层均匀的厚度控制在0.5~2mm的蜡膜，使粗糙的砂型表面光滑平整，制备出蜡-砂复合母模。