[发明专利]一种无模铸型快速制造方法

说明书

技术领域

本发明属于铸造技术领域，尤其涉及一种无模铸型快速制造方法。

背景技术

目前的快速样机生产技术大多都基于分层制造技术，分层制造技术是将被加工对象分解为多个平行的薄层，加工过程中，通过逐层成形这些薄层并叠加，而完成制造。这一过程往往要借助于计算机技术来实现。

现有的用分层制造技术快速制作铸造砂型（包括砂型和砂芯，以下统称铸型）的常用方法主要有以下两种：

一种是用激光对覆膜砂进行选择性烧结，先在工作台上铺一层覆膜砂，并加热至略低于覆膜砂熔点温度，然后激光束按照截面形状进行扫描，被扫描的部分材料熔化、粘接成形，一层完成成形后，工作台下降一个层高，再进行下一层的铺料和烧结，直至最终逐层堆叠固化成铸型。这种方法的主要缺点是制成的砂型变形量大，影响铸型和型芯的装配，铸件尺寸精度受影响。

另一种是对覆有固化剂的型砂进行选择性喷覆树脂，先在工作台上铺一层覆有固化剂的型砂，然后由计算机控制精确地喷射树脂，两者发生胶联反应，一层层固化型砂而堆积铸型。这种方法的主要缺点是砂型树脂含量高，随后的铸造过程中铸造缺陷发生率高。

发明内容

为克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种无模铸型快速制造方法，能够减少制成的铸型变形量，提高铸型和型芯的装配质量，提高铸件尺寸精度；同时降低了树脂的使用量，进而避免铸型发气量大的不足。

为了实现上述发明目的，本发明采用以下所述技术方案：  

一种无模铸型快速制造方法，采用计算机控制无模砂型制造设备中有关铺粉系统，先在工作台上铺一层酚醛树脂覆膜砂，接着计算机将内存的砂型该层截面的轮廓数据信息指令，驱动设备的喷射系统喷射溶剂无水乙醇，被喷射溶剂无水乙醇的酚醛树脂覆膜砂溶化、粘接成形，干燥，完成第一层成形后，工作台下降一个层高，再进行第二层的铺粉、喷射溶剂无水乙醇，被喷射溶剂无水乙醇的酚醛树脂覆膜砂溶化、粘接成形，重复上述步骤，直至最终逐层堆叠固化成铸型实体，去除没有固化成形的余砂，并经进一步烘干固化，获得高强度的铸型；具体步骤如下：

步骤1：铺底砂，首先清理工作台边框及工作台板上的浮砂，再将可移动工作台板下移5mm，用铺粉辊铺底层覆膜砂粉；

步骤2：铺第1薄层覆膜砂，工作台板下移0.2~2mm ，用铺粉辊铺第1层覆膜砂粉，即砂层厚度0.2~2mm；

步骤3：在铸型区域喷溶剂无水乙醇，由喷溶剂喷头按照铸型该层截面的轮廓数据信息指令向铸型区域喷射溶剂无水乙醇，被喷射的部分酚醛树脂覆膜砂溶化、粘接成形，获得具有一定初始强度的第1层砂芯；

步骤4：干燥，通过烘干装置将喷溶剂的砂层在50~60℃条件下干燥，进一步提高其初始强度； 

步骤5：重复步骤2至步骤4，再进行下一层的铺粉、喷溶剂和干燥，直至最终逐层堆叠固化成铸型实体砂芯；

步骤6：将未经喷溶剂的余砂去除；

步骤7：将初步粘结形成的铸型砂芯放在铸型转运容器中，充填支撑材料，支撑材料选用玻璃微珠或干砂； 

步骤8：将铸型转运容器、铸型砂芯和充填支撑材料整体放入烘干箱中加热烘干固化，固化温度为200~220 ℃；

步骤9：冷却后取出制成的铸型砂芯。

一种无模铸型快速制造方法，铸型所用砂粉为酚醛树脂覆膜砂，即表面覆有固体酚醛树脂粘结剂的铸造型砂。

一种无模铸型快速制造方法，所述的干燥装置，采用电加热干燥。

一种无模铸型快速制造方法，所述最终加热固化采用烘干箱进行烘干固化。

一种无模铸型快速制造方法，所述喷射系统喷射所用的溶剂为无水乙醇，乙醇质量分数≥99.7%，水分的质量分数≤0.3%。

一种无模铸型快速制造方法，所述制作的铸型要在烘干箱中进行最终加热固化，其工作温度为200~220℃。

一种无模铸型快速制造方法，所述制造酚醛树脂覆膜砂所用的原砂，为石英砂或陶粒砂、铬铁矿砂和橄榄石砂，粒度为70/140目。

由于采用以上所述的技术方案，本发明可达到以下有益效果：

一种无模铸型快速制造新方法，是先用作为溶剂的无水乙醇使得酚醛树脂覆膜砂粉湿润、树脂溶解，干燥后形成初始强度，可直接应用或经再次固化形成最终更高强度，初始固化不加热，减小砂芯的变形；同时降低了树脂的使用量，进而避免铸型发气量大的不足。使用的溶剂成本低，绿色环保，节约能源。具有可推广的价值，其有益效果如下：

1、本方法初始固化不加热，砂芯的变形比较小。