3D打印铸造用复合砂型制备方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN107876696A(43)申请公布日2018.04.06(21)申请号201710986058.1(22)申请日2017.10.20(71)申请人沈阳铸造研究所地址110022辽宁省沈阳市铁西区云峰南街17号(72)发明人陈瑞熊云龙宋照伟田雨赵黎庭(74)专利代理机构沈阳晨创科技专利代理有限责任公司21001代理人崔晓蕾(51)Int.Cl.B22C9/02(2006.01)B22C1/00(2006.01)B33Y10/00(2015.01)B33Y70/00(2015.01)权利要求书1页说明书3页附图2页(54)发明名称3D打印铸造用复合砂型制备方法(57)摘要本发明提供了一种3D打印铸造用复合砂型的制备方法，其特点在于：在常规打印设备基础上，增设轨迹布砂装置，利用轮轨迹布砂方式在砂型内腔表面制做面砂层，再利用现有工艺，在面砂层外侧制做背砂层，最终得到由面砂和背砂两个组元组成的复合砂型。利用本发明原理，还可以打印出多组元复合砂型。该方法解决了3D打印两个组元及两个组元以上复合砂型的制备问题，更适应钢铁材料铸造需求，使现行的3D打印砂型技术向科学化、经济化迈进一步。CN107876696ACN107876696A权利要求书1/1页1.一种3D打印制备铸造用复合砂型的方法，其特征在于：在常规3D打印设备基础上，增设轨迹布砂装置，利用轮轨迹布砂方式在砂型内腔表面布设一层面砂，随即对面砂进行固化；再利用现有工艺，在面砂层外侧布设背砂，并对背砂进行固化；最终得到由面砂和背砂两个组元组成的复合砂型，重复该过程，可以打印出多组元复合砂型。2.按照权利要求1所述3D打印制备铸造用复合砂型的方法，其特征在于：所述轨迹布砂装置在计算机控制下按砂型内腔形线轨迹行走，轨迹误差≤10毫米，每层布砂宽度范围5～100毫米，每层布砂厚度范围0.1～3毫米。3.按照权利要求1或2所述3D打印制备铸造用复合砂型的方法，其特征在于：每层面砂厚度和背砂厚度相同。4.按照权利要求1或2所述3D打印制备铸造用复合砂型的方法，其特征在于：每次布面砂的宽度应超出内腔形线以外1～20毫米，利用选择性喷粘结剂保证最终形线精度。5.按照权利要求1所述3D打印制备铸造用复合砂型的方法，其特征在于：面砂选用SiO2含量≥98％的石英砂、铬铁矿砂或宝珠砂；背砂选用普通石英砂或旧砂。2CN107876696A说明书1/3页3D打印铸造用复合砂型制备方法技术领域[0001]本发明涉及到一种3D打印铸造用复合砂型制备方法，用于解决现行3D打印铸造用砂型的组元单一问题。背景技术[0002]3D打印技术的发展为铸造技术的发展带来了全新的机遇与挑战。利用3D打印砂型，可以实现无模铸造，极大地缩短了铸造周期并提高了铸件尺寸精度，实现了数字化制造。目前，3D打印砂型主要分为：喷粘结剂自硬(3DP)和选择性激光烧结(SLS)两类方法。[0003]喷粘结剂自硬打印方法(3DP)，以原砂和粘结剂为直接耗材，通过选择性喷粘结剂形成有用的砂型。[0004]选择性激光烧结打印方法(SLS)以覆膜砂为耗材，通过选择性激光烧结，形成有用的砂型。为了提高打印速度减低成本，在SLS方法基础上，也有采用激光轮廓失效方法(PIRP)。[0005]上述两类3D打印方法基本可以满足高精度砂型打印，但都存在一个共同缺点，就是只能打印单一组元砂型。通常，钢铁材料铸造用砂型多采用面砂和背砂两个组元的复合砂型，贴近铸件表面的型砂采用新砂或高品质砂，称之为“面砂”；远离铸件表面的型砂采用旧砂或低品质砂，称之为“背砂”。利用面砂和背砂组合方式制作的复合砂型，是最经济的做法，并且背砂的发气量少、透气性好、强度低，也利于减轻铸件气孔和裂纹倾向。[0006]正是由于3D打印只能打印单一组元砂型，严重制约了3D打印砂型技术在铸造领域的产业化应用。发明内容[0007]本发明提供了一种3D打印铸造用复合砂型制备方法，实现了采用3D打印制备具有两个及两个以上组元的复合砂型，更适应钢铁材料铸造需求，使现行的3D打印砂型技术向科学化、经济化迈进一步。[0008]本发明技术方案如下：[0009]一种3D打印制备铸造用复合砂型的方法，其特征在于：在常规3D打印设备基础上，增设轨迹布砂装置，利用轮轨迹布砂方式在砂型内腔表面布设一层面砂，随即对面砂进行固化；再利用现有工艺，在面砂层外侧布设背砂，并对背砂进行固化；最终得到由面砂和背砂两个组元组成的复合砂型，利用本原理，也可以打印出多组元复合砂型。[0010]为了对比本发明，首先介绍一下常规3DP打印砂型的三个基本步骤(图1为常规3DP打印砂型基本步骤示意图)：第Ⅰ步：利用刮板原理均匀布设一定厚度原砂。第Ⅱ步：利用喷墨原理，在计算机