[发明专利]无模砂型快速制造新工艺

说明书

技术领域

本发明涉及无模成型工艺，特别是将砂粒分层堆积成砂型的无模砂型快速制造工艺。

背景技术

无模砂型快速制造工艺的基本方法是将砂粒分层堆积，各层砂粒依靠树脂和固化剂粘结在一起构成砂型。在现有技术中，树脂和固化剂的施加方法主要有两种，一种是在每层铺好的干砂上，用扫描的方式在砂型轮廓之内依次喷射树脂和固化剂；另一种是先将树脂与干砂混合好后，再于每层铺好的砂粒上用扫描的方式在砂型轮廓之内喷射固化剂。由于树脂和(或)固化剂(以下统称粘结剂)的扫描轨迹是线条形的，所以粘结剂的分布不均匀，在扫描线上粘结剂的量最多，且过量，扫描线之间的粘结剂则是通过扫描线上的粘结剂的扩散作用得到的。这样就带来以下问题：1、砂型内部扫描线之间的强度较弱，砂型的整体强度难以提高；2、如要提高砂型内部扫描线之间的强度，扫描线上的粘结剂用量就要更多，总的粘结剂用量就要增大；3、如果将制成的砂型用作铸型，砂型中的扫描线上的过量粘结剂就会引发过烧问题，反而降低铸型强度，浇注后影响铸件质量；4、如果为了提高砂型强度而增加粘结剂用量，那么当将砂型用作铸型的时候，不但过烧问题更加严重，而且由于粘结剂总量增加，导致在浇注过程中的发气量加大，更严重地影响铸件质量，而且由于所释放的气体是不良气体而不利于环保。

发明内容

本发明的目的是提供一种无模砂型快速制造新工艺，以解决制成的砂型内部粘结剂分布不均匀带来的问题。

为此，本发明所述的无模砂型快速制造新工艺，将干砂分层堆积，并用树脂和固化剂将各层砂粒粘结形成砂型，特别地，在进行分层堆积之前，将干砂、树脂和固化剂均匀混合成树脂砂，在树脂砂尚处于松散状态之时进行分层堆积，在进行分层堆积的时候，在每层铺好的树脂砂上，于砂型轮廓之外的位置施加中和剂，使所述位置的树脂砂保持松散状态，待分层堆积完成并且树脂砂固化达到一定强度后，清除松散的树脂砂得到所需砂型。由于本发明在进行分层堆积之前就已经将树脂和固化剂均匀混合在干砂中，所以制成的砂型其内部的树脂和固化剂分布非常均匀，从而解决了现有技术砂型内部粘结剂分布不均匀带来的各种问题。

本发明的优点是：1、制得的砂型内部粘结剂分布均匀，能够显著提高砂型整体强度；2、无需通过局部过量的粘结剂的扩散作用来布施粘结剂，所以总的粘结剂用量得以减小；3、由于不存在粘结剂局部过量的问题，以及在不增加粘结剂用量的前提下能显著提高砂型强度，所以制得的砂型能够很好地满足用作铸型的要求，可杜绝过烧和发气量大的问题，有利于保证铸件质量，并且有利于环保。

附图说明

图1是中和剂在铺好的树脂砂上的施加位置示意图。

具体实施方式

本发明的实施步骤与现有的无模砂型快速制造工艺基本一样，也是先由计算机获得砂型每一层截面的轮廓数据，再由计算机控制无模砂型制造设备按照分层厚度将砂粒逐层堆叠成一个三维实体。本发明的创新点在于，在进行分层堆积之前，首先将干砂、树脂和固化剂混合成均匀的树脂砂，在树脂与固化剂的胶联反应还未完成之前，也就是在树脂砂尚处于松散状态的时候，立即用无模砂型制造设备对树脂砂进行分层堆积，在堆积过程中，在每层铺好的树脂砂上于砂型的轮廓之外施加中和剂，例如在图1所示的一层已铺好的树脂砂1上，两个同心圆之间的打网格线的区域属于砂型轮廓之外的区域，也就是需要施加中和剂的区域，其它的空白区域属于砂型轮廓之内的区域，也就是构成砂型实体部分的区域。中和剂的施加可由计算机根据砂型每一层截面的轮廓数据，控制无模砂型制造设备的喷射头以扫描方式喷射完成，扫描轨迹可以是如图所示的网格形。通常地，无模砂型制造设备在每次铺好一层砂后还会进行一次压实动作，本发明最好在树脂砂压实后即刻喷射中和剂，这样中和效果会比较好。喷射头的扫描线宽度应根据中和剂的扩散程度来调整，确保中和剂不会扩散到砂型轮廓以内。当所有层的树脂砂堆积完成后，继续等待树脂与固化剂的胶联反应全部完成或者基本完成。当树脂砂固化达到一定强度后，清除松散的树脂砂便可得到所需砂型，例如以图1所示的图形逐层堆积固化，并且清除松散的树脂砂后就可以得到一个带有空心圆柱体型腔的砂型，将该砂型用作铸型，往空心圆柱体型腔内浇注铁水就可以得到一个薄壁状的圆管。

本发明所述的树脂和固化剂(固化剂又称催化剂)，可采用与现有的无模砂型快速制造工艺相同的类型。例如常用的树脂包括呋喃树脂、PEPSET树脂等，常用的固化剂包括对甲苯磺酸等。树脂和固化剂占砂重的比例可通过常规试验确定，在满足砂型强度要求的前提下应尽可能减少树脂和固化剂的用量，例如呋喃树脂占砂重的1.5～2％，固化剂占树脂重量的25～40％。本发明所述的中和剂起到阻止树脂砂固化的作用。中和剂的类型根据所用树脂类型而定，例如，对于呋喃树脂这类用酸性固化剂来固化的树脂，可采用氢氧化钠溶液、氢氧化钾溶液等碱性溶液作为中和剂，溶液的重量百分比浓度可采用0.05～0.2％，对于酚醛脲烷树脂这类用碱性固化剂来固化的树脂，可采用对甲苯磺酸溶液、磷酸溶液等酸性溶液作为中和剂，溶液的重量百分比浓度可采用0.05～0.2％。