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CN113333673A - 一种树脂砂铸型快速制备方法 - Google Patents

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CN113333673A
CN113333673A CN202110558289.9A CN202110558289A CN113333673A CN 113333673 A CN113333673 A CN 113333673A CN 202110558289 A CN202110558289 A CN 202110558289A CN 113333673 A CN113333673 A CN 113333673A
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melting
casting
low
resin sand
point pattern
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CN202110558289.9A
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Inventor
张永
陈瑞润
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AECC Harbin Dongan Engine Co Ltd
Original Assignee
AECC Harbin Dongan Engine Co Ltd
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Abstract

本发明涉及砂型铸造技术领域，具体涉及一种树脂砂铸型快速制备方法。包括如下步骤：S1：采用3D打印方法制备低熔点模样，所述低熔点模样构型与待铸造铸件相同；S2：将冷铁块粘附在待铸造铸件需要提高冷却速度部位所对应的所述低熔点模样表面；S3：在所述低熔点模样表面均匀涂覆防渗透涂层；S4:将所述步骤S3完成涂覆的低熔点模样置于树脂砂中，用树脂砂紧密填充所述低熔点模样内间的空隙，并将树脂砂夯实，固化树脂砂；S5:通过加热去除所述低熔点模样，并向树脂砂铸型型腔中浇注合金液；S6：完成冷却铸造后，去除树脂砂取出铸件。本发明可实现“无模具、免型芯设计”的超快速铸造过程，缩减铸件交付周期50％以上，提高铸件尺寸精度至CT8以上。

Description

一种树脂砂铸型快速制备方法
技术领域
本发明涉及砂型铸造技术领域，具体涉及一种树脂砂铸型快速制备方法。
背景技术
在铸件工艺准备阶段(投产前)，在铸件浇注方案(含浇注系统、浇注工艺参数)设计完毕后，需要基于浇注系统的三维造型进行型芯设计，而后进行模具设计、制造，或是打印、烧结砂芯，最终组装成铸型后进行浇注。由于型芯设计、模具制造或砂芯打印或烧结的周期较长，难以实现快速造型和浇注。型芯设计、模具设计与模具制造过程，在铸件的工艺准备阶段，会消耗大量的人力和物力成本，占用约(30-50)％研制周期。
现有树脂砂铸型制备方法，包括：机械加工整体规则砂块、利用3D打印(喷墨方式)成形、利用SLS(激光选区烧结)成形、利用金属模具舂制砂型共4种方式。本发明所涉及的砂型制备方法不同于以上4种。另外，传统方法获得的铸件由于需要分成若干个砂芯和砂型，组合过程中会出现飞边、错箱等尺寸问题，导致铸件尺寸超差而报废。
发明内容
本发明的目的：先利用3D打印技术制备低熔点的铸件模样，在模样上刷附防侵入涂料，以此替代金属模具，置于造型线进行造型、脱蜡、浇注，实现“无模具、免型芯设计”的超快速铸造过程，缩减铸件交付周期50％以上，提高铸件尺寸精度至CT8以上。
本发明的技术方案：为了实现上述发明目的，提出一种树脂砂铸型快速制备方法，包括如下步骤：
S1：采用3D打印方法制备低熔点模样，所述低熔点模样构型与待铸造铸件相同；
S2：将冷铁块粘附在待铸造铸件需要提高冷却速度部位所对应的所述低熔点模样表面；
S3：在所述低熔点模样表面均匀涂覆防渗透涂层；
S4:将所述步骤S3完成涂覆的低熔点模样置于树脂砂中，用树脂砂紧密填充所述低熔点模样内间的空隙，并将树脂砂夯实，固化树脂砂；
S5:通过加热去除所述低熔点模样，并向树脂砂铸型型腔中浇注合金液；
S6：完成冷却铸造后，去除树脂砂取出铸件。
在一个可能的实施例中，在所述步骤S1中，所述低熔点模样材质选用70-80℃熔化的可3D打印的材料。
优选的，所述低熔点模样材质可以选用聚苯乙烯粉、聚甲基丙烯酸甲酯粉中的一种。由于模样的粉料较3D打印砂型的粉料要细小得多，因此尺寸精度要优于现有的3D打印砂型。
在一个可能的实施例中，在所述步骤S2中，所述冷铁块通过所述低熔点模样材质实现粘附。将所述冷铁工作表面，蘸上一薄层的熔化模样材料，将其粘附在需要提高冷却速度部位的表面，该方法不必采用销或磁铁等手段对冷铁进行固定，减少了工装数量，且冷铁上无需设计定位孔，工装的加工成本得以降低。
在一个可能的实施例中，在所述步骤S3中，所述防渗透涂层包括刚玉粉、硅溶胶，所述硅溶胶与刚玉粉配比为1:3.5～4.2，所述刚玉粉为Al2O3粉末，粒径为800目以上。所述防渗透涂层涂刷在模样及冷铁的表面，以防止熔化的模样向铸型中渗透。
在一个可能的实施例中，在所述步骤S4中，所述树脂砂可以选用覆膜砂，自硬砂中的一种。
在一个可能的实施例中，在步骤S5中，所述加热温度控制在220～300℃，保温时间2-3小时。由于模样材料的熔化温度低于型砂中树脂的分解温度，在进行模样熔化时，可同时进行型砂的回温处理，去除型砂内多于的易挥发物质，可有效避免浇注时发气，形成侵入性气孔缺陷。
在一个可能的实施例中，在步骤S6中，通过震动方式去除树脂砂。
本发明的有益效果：本发明利用3D打印技术制备低熔点的铸件模样，在模样上刷附防侵入涂料，以此替代金属模具，置于造型线进行造型、脱蜡、浇注，实现“无模具、免型芯设计”的超快速铸造过程，缩减铸件交付周期50％以上，提高铸件尺寸精度至CT8以上。
附图说明
图1为本发明优选实施例的制备方法示意图
其中：
1-冒口模样；2-铸件模样；3-浇道模样；4-冷铁；5-涂料层；6-树脂砂；7-铸型型腔；8-铸件及浇冒口。
具体实施方式
为了更清楚地说明本发明的实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是示例性的，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图引申获得其它实施附图。
本说明书所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容能涵盖的范围内。
如图1所示，一种树脂砂铸型快速制备方法，包括如下步骤：
S1：采用3D打印方法制备低熔点模样，所述低熔点模样构型与待铸造铸件相同，所述低模点模样由冒口模样1、铸件模样2、浇道模样3组成；所述低熔点模样利用3D打印技术获得含铸件浇注系统结构、排蜡系统结构等的低熔点模样，低熔点模样材质可以是常见的低温蜡料，70-80℃熔化的可3D打印的材料，如PS粉、PMMA粉；
S2：将冷铁块粘附在待铸造铸件需要提高冷却速度部位所对应的所述低熔点模样表面；将所述冷铁块工作表面蘸上一薄层的熔化模样材料，所述冷铁材质选择铸铁、铜或铝中的一种，将其粘附在需要提高冷却速度部位的表面；需要提高冷却速度的部位包括铸件厚大部位，或其他需要机冷部位；
S3：在所述低熔点模样表面均匀涂覆防渗透涂层；所述防渗透涂层包括刚玉粉、硅溶胶，所述硅溶胶与刚玉粉配比为1:4.0，所述刚玉粉为Al2O3粉末；
S4：舂砂、制备铸型，将所述步骤S3完成涂覆的低熔点模样置于树脂砂中，用树脂砂紧密填充所述低熔点模样内间的空隙，根据生产需要调整树脂砂量，并将树脂砂夯实，固化树脂砂，待完全固化后方可挪动或夹持；
S5：通过加热去除所述低熔点模样，将砂型及模样转入加热炉中，加热温度控制在(220～300)℃，保温时间(2-3)小时，待模样熔化，从预先设置的通道排出铸型后，即可获得同模样形状一致的铸型型腔，待铸型冷却至室温或铸造工艺所规定温度后，可注入合金液，进行浇注；
S6：除箱，取出铸件。浇注结束后，待合金液冷却至室温后，通过震动等方式，去除型砂进而获得铸件及浇冒口。
以3D打印PS粉模样为例，在镁铝合金产品上进行了实验，获得了样件，样件的结构可以铸造成形，借助X射线和荧光检验得知，样件的冶金性能良好，不存在气孔、针孔等铸造缺陷。
以上实施例仅用于说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行同等替换；而这些修改或替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种树脂砂铸型快速制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1：采用3D打印方法制备低熔点模样，所述低熔点模样构型与待铸造铸件相同；
S2：将冷铁块粘附在待铸造铸件需要提高冷却速度部位所对应的所述低熔点模样表面；
S3：在所述低熔点模样表面均匀涂覆防渗透涂层；
S4:将所述步骤S3完成涂覆的低熔点模样置于树脂砂中，用树脂砂紧密填充所述低熔点模样内间的空隙，并将树脂砂夯实，固化树脂砂；
S5:通过加热去除所述低熔点模样，并向树脂砂铸型型腔中浇注合金液；
S6：完成冷却铸造后，去除树脂砂取出铸件。
2.根据权利要求1所述的一种树脂砂铸型快速制备方法，其特征在于，在所述步骤S1中，所述低熔点模样材质选用70-80℃熔化，并且熔点介于200-300℃的可3D打印的材料。
3.根据权利要求2所述的一种树脂砂铸型快速制备方法，其特征在于，所述低熔点模样材质可以选用聚苯乙烯粉、聚甲基丙烯酸甲酯粉中的一种。
4.根据权利要求1-3任意一项所述的一种树脂砂铸型快速制备方法，其特征在于，在所述步骤S2中，所述冷铁块通过所述低熔点模样材质实现粘附。
5.根据权利要求1所述的一种树脂砂铸型快速制备方法，其特征在于，在所述步骤S3中，所述防渗透涂层包括刚玉粉、硅溶胶，所述硅溶胶与刚玉粉配比为1:3.5～4.2，所述刚玉粉为Al2O3粉末，粒径为800目以上。
6.根据权利要求1所述的一种树脂砂铸型快速制备方法，其特征在于，在所述步骤S4中，所述树脂砂可以选用覆膜砂，自硬砂中的一种。
7.根据权利要求1所述的一种树脂砂铸型快速制备方法，其特征在于，在步骤S5中，所述加热温度控制在220～240℃，保温时间2-3小时。
8.根据权利要求1所述的一种树脂砂铸型快速制备方法，其特征在于，在步骤S6中，通过震动方式去除树脂砂。
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