CN107282892A - 一种铝合金铸件的3d打印砂芯造型方法 - Google Patents

一种铝合金铸件的3d打印砂芯造型方法 Download PDF

Info

Publication number
CN107282892A
CN107282892A CN201710599249.2A CN201710599249A CN107282892A CN 107282892 A CN107282892 A CN 107282892A CN 201710599249 A CN201710599249 A CN 201710599249A CN 107282892 A CN107282892 A CN 107282892A
Authority
CN
China
Prior art keywords
core
chill
aluminium alloy
printing
alloy castings
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201710599249.2A
Other languages
English (en)
Inventor
王目孔
孙建新
刘新超
边毅
张搏
杨锌
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Beijing Hangxing Technology Development Co Ltd
Original Assignee
Beijing Hangxing Technology Development Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Beijing Hangxing Technology Development Co Ltd filed Critical Beijing Hangxing Technology Development Co Ltd
Priority to CN201710599249.2A priority Critical patent/CN107282892A/zh
Publication of CN107282892A publication Critical patent/CN107282892A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22C—FOUNDRY MOULDING
    • B22C9/00—Moulds or cores; Moulding processes
    • B22C9/10—Cores; Manufacture or installation of cores
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y10/00—Processes of additive manufacturing

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Molds, Cores, And Manufacturing Methods Thereof (AREA)

Abstract

本发明一种铝合金铸件的3D打印砂芯造型方法，具体过程为：1)设计砂芯、冷铁，每块冷铁设计出冷铁砂芯模型；2)将步骤1)设计出的砂芯和冷铁砂芯模型导入到3D打印机中打印成型；3)应用冷铁砂芯铸造冷铁，清理冷铁砂芯表面的浮砂，对冷铁进行修整、附型；4)清理砂芯表面的浮砂，镶嵌冷铁；5)在造型底板上组芯、量芯，套上圈箱；6)填背砂，直至造型完成。本发明造型方法无模具制作过程，不仅节省了产品生产周期和模具费用，更进一步避免因模具变形造成产品尺寸和质量偏差。本发明的造型方法既能够应用于铝合金铸造，又应用于各种黑色金属铸造。

Description

一种铝合金铸件的3D打印砂芯造型方法
技术领域
本发明涉及一种铝合金舱体铸件的3D打印砂芯造型方法，特别是涉及航天类一种深腔、高筋条结构的铝合金铸件砂芯造型方法。
背景技术
在航空、航天结构件产品中，有许多大型、薄壁、复杂的铝合金结构件。铸件按照HB5480规定的I类铸件制造验收，尺寸精度CT8级，并通过油压、气密检验，对质量要求很高。
大型舱体结构件内含高筋条、变截面、凸台等结构，为空间复杂曲面，采用传统的造型工艺有以下不足：一、模具制作周期长，费用高。传统造型需要制作木模，周期在一个月以上，对精度高的舱体铸件需要直接投金属模具，费用高达十几万甚至几十万元，往往耗费大量的资金和延长产品研制周期；二、传统手工造型精度低，定位不易控制，模具变形、组芯间隙大等问题而最终影响了铸件尺寸；此外，因模具设计中存在拔模，尤其是内腔高深筋条结构(高厚比8:1)的拔模无法去除，最后导致铝合金铸件质量严重超重。
发明内容
本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，一种能够显著降低铸造成本，缩短生产周期，提高铸件精度并且降低劳动强度大型薄壁复杂铝合金铸件的3D打印砂芯造型方法。
本发明的技术方案是：一种铝合金铸件的3D打印砂芯造型方法，包括如下步骤：
1)设计砂芯、冷铁，每块冷铁设计出冷铁砂芯模型；
2)将步骤1)设计出的砂芯和冷铁砂芯模型导入到3D打印机中打印成型；
3)应用冷铁砂芯铸造冷铁，清理冷铁砂芯表面的浮砂，对冷铁进行修整、附型；
4)清理砂芯表面的浮砂，镶嵌冷铁；
5)在造型底板上组芯、量芯，套上圈箱；
6)填背砂，直至造型完成。
在步骤5)造型底板上组芯、量芯之前，对砂芯和冷铁的铝液接触面进行刷涂料处理；并将砂芯放入烘干炉中烘烤后随炉冷却。
所述将砂芯放入烘干炉中烘烤时，随炉升温至100℃～120℃，并保温1～2小时。
所述圈箱尺寸大于3D打印砂芯80～200mm。
所背砂为自硬树脂砂。
所述薄壁铝合金铸件壁厚为4mm-10mm，铝合金铸件上设计有加强筋，加强筋高度为15mm-30mm。
所述步骤1)中设计砂芯的具体过程为：将薄壁铝合金铸件的砂型分割成多个砂芯，对每个砂芯进行三维模型设计。
所述对每个砂芯进行三维模型设计时，对砂芯相互之间的位置进行定位，确保正常装配，并在砂芯上预留出冷铁位置和吊装结构。
本发明与现有技术相比的优点是：
本发明造型方法无模具制作过程，不仅节省了产品生产周期和模具费用，更进一步避免因模具变形造成产品尺寸和质量偏差。由于砂芯一次打印成型，砂芯定位准确，组芯精度高；设计出的砂芯无拔模斜度，尤其是实现内腔高深筋条结构(高厚比8:1)的无拔模生产，较好的保证铸件的质量。另外的，本发明实现冷铁的3D打印设计与生产。本发明的造型方法既能够应用于铝合金铸造，又应用于各种黑色金属铸造。
附图说明
图1是薄壁铝合金铸件局部示意图；图1a为正视图，图1b为侧视图；
图2是3D打印砂芯某一截面示意图；
图3是冷铁砂芯示意图。
具体实施方式
以下将结合附图，对本发明的实施例进行详细描述。
一种铝合金铸件的3D打印砂芯造型方法，步骤如下：
1)设计3D打印砂芯，如图1至3所示。根据铸件图(图1a、1b)、工艺图运用三维设计软件将大型复杂薄壁铝合金铸件的砂型型腔分割成多个砂芯单元(图2)的三维模型。
更进一步，设计出砂芯相互之间的定位(图2中砂芯定位结构3)、砂型吊装结构(图2中砂型吊装结构4)和砂芯吊装结构(图2中砂芯吊装结构2)，其中砂芯的吊装需要专用的吊钩吊具；
更进一步，根据工艺要求，需在砂芯、砂型对应位置预留出冷铁位置(图2中冷铁预留位置1)；
更进一步，根据预留出的冷铁位置，设计出三维冷铁(图3中冷铁6)，每块冷铁设计出浇注砂型(图3中冷铁砂芯5)；
2)根步骤1)设计出的砂芯单元和冷铁砂芯模型三维模型，将其转化为STL格式文件导入到3D打印机中，将铸件砂芯和冷铁砂芯打印成型；
更进一步，需要根据3D打印设备的最大打印尺寸，对三维模型进行排版，并选取最优的打印参数。
3)应用冷铁砂芯铸造冷铁。清理冷铁砂芯表面的浮砂，刷涂料，制造上箱，浇注；
更进一步，对冷铁使用面和镶嵌面进行修整、附型；
4)清理砂芯表面的浮砂，镶嵌(粘)冷铁；
5)对砂芯和冷铁的铝液接触面进行刷涂料处理；
6)将砂芯放入烘干炉中，随炉升温至100℃～120℃，保温1～2小时，随炉冷却；允许使用喷灯对砂型成型面进行烘烤代替。
7)在造型底板上组芯、测量型腔关键尺寸，套上圈箱；圈箱尺寸大于3D打印砂芯80～200mm。
8)填背砂，直至造型完成。更进一步，背砂为自硬树脂砂，
综上所述，本发明利用砂型3D打印技术实现大型薄壁铝合金铸件的造型方法，具有以下有益效果：其中3D打印实现砂芯的一次成型，无需制造模具，节省成本和提高生产效率；对深腔和高深筋条的大型薄壁铝合金铸造来说，3D打印砂芯减少了拔模对铸件质量的影响，提高了铸件精度。同时降低劳动强度，绿色环保，尤其适合多品种、小批量的大型复杂薄壁铝合金舱体铸件生产，具有很好的应用前景。
以上实施条例仅是对本发明进行说明，而非作限制性的概括，本领域普通技术人员在本发明的发明构思的指导下，还可以作出很多常规结构上的修改与替换，这些修改与替换也应当被认为属于本发明的保护范围之中。

Claims (8)

1.一种铝合金铸件的3D打印砂芯造型方法，其特征在于包括如下步骤：
1)设计砂芯、冷铁，每块冷铁设计出冷铁砂芯模型；
2)将步骤1)设计出的砂芯和冷铁砂芯模型导入到3D打印机中打印成型；
3)应用冷铁砂芯铸造冷铁，清理冷铁砂芯表面的浮砂，对冷铁进行修整、附型；
4)清理砂芯表面的浮砂，镶嵌冷铁；
5)在造型底板上组芯、量芯，套上圈箱；
6)填背砂，直至造型完成。
2.根据权利要求1所述的一种铝合金铸件的3D打印砂芯造型方法，其特征在于：在步骤5)造型底板上组芯、量芯之前，对砂芯和冷铁的铝液接触面进行刷涂料处理；并将砂芯放入烘干炉中烘烤后随炉冷却。
3.根据权利要求2所述的一种铝合金铸件的3D打印砂芯造型方法，其特征在于：所述将砂芯放入烘干炉中烘烤时，随炉升温至100℃～120℃，并保温1～2小时。
4.根据权利要求1所述的一种铝合金铸件的3D打印砂芯造型方法，其特征在于：所述圈箱尺寸大于3D打印砂芯80～200mm。
5.根据权利要求1所述的一种铝合金铸件的3D打印砂芯造型方法，其特征在于：所背砂为自硬树脂砂。
6.根据权利要求1所述的一种铝合金铸件的3D打印砂芯造型方法，其特征在于：所述薄壁铝合金铸件壁厚为4mm-10mm，铝合金铸件上设计有加强筋，加强筋高度为15mm-30mm。
7.根据权利要求1所述的一种铝合金铸件的3D打印砂芯造型方法，其特征在于：所述步骤1)中设计砂芯的具体过程为：将薄壁铝合金铸件的砂型分割成多个砂芯，对每个砂芯进行三维模型设计。
8.根据权利要求6所述的一种铝合金铸件的3D打印砂芯造型方法，其特征在于：所述对每个砂芯进行三维模型设计时，对砂芯相互之间的位置进行定位，确保正常装配，并在砂芯上预留出冷铁位置和吊装结构。
CN201710599249.2A 2017-07-21 2017-07-21 一种铝合金铸件的3d打印砂芯造型方法 Pending CN107282892A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710599249.2A CN107282892A (zh) 2017-07-21 2017-07-21 一种铝合金铸件的3d打印砂芯造型方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710599249.2A CN107282892A (zh) 2017-07-21 2017-07-21 一种铝合金铸件的3d打印砂芯造型方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN107282892A true CN107282892A (zh) 2017-10-24

Family

ID=60103201

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201710599249.2A Pending CN107282892A (zh) 2017-07-21 2017-07-21 一种铝合金铸件的3d打印砂芯造型方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN107282892A (zh)

Cited By (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107695300A (zh) * 2017-11-24 2018-02-16 四川共享铸造有限公司 一种防止冷铁掉落的砂芯结构
CN107745084A (zh) * 2017-11-06 2018-03-02 四川共享铸造有限公司 一种砂芯冷铁的组合结构及设计方法
CN107962165A (zh) * 2017-12-11 2018-04-27 云南昆船机械制造有限公司 一种在3d打印树脂砂芯里装配成型冷铁的铸造方法
CN108869708A (zh) * 2018-08-31 2018-11-23 浙江鑫可精密机械有限公司 一种汽车差速器及其制备方法
CN109434029A (zh) * 2018-12-19 2019-03-08 西安西工大超晶科技发展有限责任公司 一种3d打印砂型和砂芯烘烤方法
CN109773124A (zh) * 2018-12-07 2019-05-21 沈阳铸造研究所有限公司 一种混流式水轮机转轮整体铸造工艺
CN109848374A (zh) * 2019-01-17 2019-06-07 贵州航天风华精密设备有限公司 一种基于双圆转动控制的树脂砂砂芯3d打印装置
CN111097876A (zh) * 2019-12-03 2020-05-05 清华大学 在3d打印砂型施加冷铁的方法
CN111590029A (zh) * 2020-04-22 2020-08-28 共享铸钢有限公司 3d打印砂芯中冷铁的设置方法
CN111590024A (zh) * 2020-05-29 2020-08-28 共享装备股份有限公司 一种3d打印砂型铸造预埋冷铁的方法
CN111659876A (zh) * 2018-01-26 2020-09-15 共享智能铸造产业创新中心有限公司 低压铸造薄壁铝合金铸件的工艺方法
CN111926220A (zh) * 2020-07-21 2020-11-13 华南理工大学 一种高性能薄壁3d打印砂型铸造用的铝合金材料及其制备方法
CN112658207A (zh) * 2020-11-25 2021-04-16 北京星航机电装备有限公司 一种航天高强度铝合金的快速复合铸造方法
CN112705674A (zh) * 2019-10-25 2021-04-27 江苏万恒铸业有限公司 一种3dp打印砂型内设冷铁的简易方法
CN115319021A (zh) * 2022-06-27 2022-11-11 日月重工股份有限公司 一种用3d打印生产大型铸钢件的方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19709081A1 (de) * 1997-03-06 1998-09-10 Michael Demerath Verfahren zur schichtweisen Herstellung von dreidimensionalen Objekten
JP2014018835A (ja) * 2012-07-19 2014-02-03 Koiwai Co Ltd 冷し金及び鋳造方法
CN103691916A (zh) * 2013-12-24 2014-04-02 上海爱仕达汽车零部件有限公司 薄壁铸件防止局部孤立热节缩松的铸造方法
CN104416120A (zh) * 2013-08-20 2015-03-18 于彦奇 大型水轮机叶片的3d打印砂芯造型方法
CN105834374A (zh) * 2016-02-02 2016-08-10 宁夏共享模具有限公司 一种内燃机机架的3d打印无模铸造方法
CN106862494A (zh) * 2017-02-28 2017-06-20 宁夏共享模具有限公司 一种带直冷冷铁的3d打印砂芯的制作方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19709081A1 (de) * 1997-03-06 1998-09-10 Michael Demerath Verfahren zur schichtweisen Herstellung von dreidimensionalen Objekten
JP2014018835A (ja) * 2012-07-19 2014-02-03 Koiwai Co Ltd 冷し金及び鋳造方法
CN104416120A (zh) * 2013-08-20 2015-03-18 于彦奇 大型水轮机叶片的3d打印砂芯造型方法
CN103691916A (zh) * 2013-12-24 2014-04-02 上海爱仕达汽车零部件有限公司 薄壁铸件防止局部孤立热节缩松的铸造方法
CN105834374A (zh) * 2016-02-02 2016-08-10 宁夏共享模具有限公司 一种内燃机机架的3d打印无模铸造方法
CN106862494A (zh) * 2017-02-28 2017-06-20 宁夏共享模具有限公司 一种带直冷冷铁的3d打印砂芯的制作方法

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
于彦奇: "3D打印技术的最新发展及在铸造中的应用", 《铸造设备与工艺》 *
杜西灵等: "《铸造技术与应用案例》", 30 November 2009, 机械工业出版社 *
林再学等: "《轻合金砂型铸造》", 31 December 1982, 南昌航空工业学院印刷厂 *

Cited By (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107745084A (zh) * 2017-11-06 2018-03-02 四川共享铸造有限公司 一种砂芯冷铁的组合结构及设计方法
CN107695300A (zh) * 2017-11-24 2018-02-16 四川共享铸造有限公司 一种防止冷铁掉落的砂芯结构
CN107962165A (zh) * 2017-12-11 2018-04-27 云南昆船机械制造有限公司 一种在3d打印树脂砂芯里装配成型冷铁的铸造方法
CN111659876B (zh) * 2018-01-26 2022-04-19 共享智能铸造产业创新中心有限公司 低压铸造薄壁铝合金铸件的工艺方法
CN111659876A (zh) * 2018-01-26 2020-09-15 共享智能铸造产业创新中心有限公司 低压铸造薄壁铝合金铸件的工艺方法
CN108869708A (zh) * 2018-08-31 2018-11-23 浙江鑫可精密机械有限公司 一种汽车差速器及其制备方法
CN109773124A (zh) * 2018-12-07 2019-05-21 沈阳铸造研究所有限公司 一种混流式水轮机转轮整体铸造工艺
CN109434029A (zh) * 2018-12-19 2019-03-08 西安西工大超晶科技发展有限责任公司 一种3d打印砂型和砂芯烘烤方法
CN109848374A (zh) * 2019-01-17 2019-06-07 贵州航天风华精密设备有限公司 一种基于双圆转动控制的树脂砂砂芯3d打印装置
CN109848374B (zh) * 2019-01-17 2024-04-23 贵州航天风华精密设备有限公司 一种基于双圆转动控制的树脂砂砂芯3d打印装置
CN112705674A (zh) * 2019-10-25 2021-04-27 江苏万恒铸业有限公司 一种3dp打印砂型内设冷铁的简易方法
CN111097876A (zh) * 2019-12-03 2020-05-05 清华大学 在3d打印砂型施加冷铁的方法
CN111097876B (zh) * 2019-12-03 2021-06-08 清华大学 在3d打印砂型施加冷铁的方法
CN111590029A (zh) * 2020-04-22 2020-08-28 共享铸钢有限公司 3d打印砂芯中冷铁的设置方法
CN111590029B (zh) * 2020-04-22 2022-05-13 共享铸钢有限公司 3d打印砂芯中冷铁的设置方法
CN111590024A (zh) * 2020-05-29 2020-08-28 共享装备股份有限公司 一种3d打印砂型铸造预埋冷铁的方法
CN111926220A (zh) * 2020-07-21 2020-11-13 华南理工大学 一种高性能薄壁3d打印砂型铸造用的铝合金材料及其制备方法
CN112658207A (zh) * 2020-11-25 2021-04-16 北京星航机电装备有限公司 一种航天高强度铝合金的快速复合铸造方法
CN115319021A (zh) * 2022-06-27 2022-11-11 日月重工股份有限公司 一种用3d打印生产大型铸钢件的方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN107282892A (zh) 一种铝合金铸件的3d打印砂芯造型方法
Jain et al. Feasibility study of manufacturing using rapid prototyping: FDM approach
CN104368762B (zh) 铝合金柴油机缸盖的铸造方法
CN104493094A (zh) 一种基于光固化3d打印技术的快速精密铸造工艺
US20220193756A1 (en) Method and system of casting integral multi-way valve based on 3d printing
CN101817061B (zh) 用于预铸发动机缸盖高压油道的砂芯结构及预铸方法
CN101992272A (zh) 一种铸件的自适应铸型制造方法
CN103406482A (zh) 一种7075铝合金锥形机匣等温模锻成形模具及方法
CN107745087B (zh) 砂芯及其冷芯盒射芯通用模具以及制造方法
CN106475518A (zh) 用于铸造回转体结构铸件的砂型及其制造方法
CN103522026A (zh) 一种非预埋式异型弯曲水道热作模具及其制造方法
CN203484866U (zh) 一种非预埋式异型弯曲水道热作模具
CN106670383A (zh) 用于铸造机床双臂立柱铸件的砂型及其制造方法
CN105170906B (zh) 制取v型气缸体砂芯的手工模具
CN103121083A (zh) V型气缸体铸造分芯工艺
CN110842145A (zh) 一种3d打印蜡模无烟尘的脱蜡方法
CN105081280B (zh) 一种高速列车铸铝齿轮箱下箱体金属型低压铸造模具
CN110102711A (zh) 铸钢件成型工艺铸型的制造方法
CN103639358B (zh) 消失模铸造阳极钢爪的方法及所组建的阳极钢爪白模
CN109465403B (zh) 一种潜水泵小流量铸件的铸造工艺
CN105562613B (zh) 一种航空发动机多孔层板发散冷却涡轮叶片陶瓷型芯一次成型的方法
CN111085667A (zh) 镂空铸型或镂空砂芯的光滑内腔的设计方法
CN110181000A (zh) 阀体类铸件铸造模具成型方法
CN204953819U (zh) 制取v型气缸体砂芯的手工模具
CN113263135B (zh) 一种3d打印砂型的空间网格化打印方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20171024