[发明专利]一种3D打印冰型铸造砂型的成形方法及装置

权利要求书

1.一种3D打印冰型铸造砂型的成形方法，其特征在于该方法包括如下步骤：

步骤1：将被打印的砂型材料与液氮或干冰进行搅拌，使型砂冷却至零下温度；

步骤2：在低温成形环境中，将工作平台下移一段距离并铺设一层冷冻的底砂；

步骤3：工作平台下移一个层厚，用铺粉辊均匀的铺一层低温型砂；

步骤4：按照当前层铸型的截面形状，在指定区域采用喷头喷射液体，液体遇到低温型砂结冰将砂型凝固；

步骤5：重复步骤3、步骤4，层层打印，直至最终逐层堆叠凝固成完整铸型。

2.根据权利要求1所述的3D打印冰型铸造砂型的成形方法，其特征在于，将型砂材料冷却成-40℃至-10℃。

3.根据权利要求1所述的3D打印冰型铸造砂型的成形方法，其特征在于，喷头所喷射的液体为低温水或水溶液。

4.根据权利要求1所述的3D打印冰型铸造砂型的成形方法，其特征在于铸型所用砂粉为铸造用耐火型砂。

5.根据权利要求1所述的3D打印冰型铸造砂型的成形方法，其特征在于：所述铸型所用砂粉为石英砂、陶粒砂、宝珠砂、铬铁矿砂、锆英石砂、石灰石砂、刚玉砂、镁砂、橄榄石砂中的一种或多种。

6.根据权利要求1所述的3D打印冰型铸造砂型的成形方法，其特征在于：完成铸型后，清理掉未喷射液体而凝固的剩余型砂。

7.一种3D打印冰型铸造砂型的成形装置，其特征在于，包括：

低温成形室，所述低温成形室是用来使得成形砂型处在一个低温的环境中，确保最终铸型质量；

可升降的工作平台，所述工作平台设置于低温成形室内，用于承托型砂；

铺粉装置，所述铺粉装置位于成形室上方，用于铺设型砂；

二维运动系统，所述二维运动系统位于成形室上方；

阵列喷头，所述阵列喷头位于二维运动系统上，用于按需喷射水或水溶液，凝固砂型，可实现在水平平面内的移动；

供液系统，所述供液系统与阵列喷头连接；

上料系统，所述上料系统位于成形室上方，用于提供打印所需型砂；

控制系统，所述控制系统与所述二维运动系统，阵列喷头，铺粉装置，供液系统，上料系统相连接。

8.根据权利要求7所述的3D打印冰型铸造砂型的成形装置，其特征在于，所述低温成形室包括：

制冷系统，所述制冷系统与成形室相连接，用于提供成形室所需低温环境。

9.根据权利要求7所述的3D打印冰型铸造砂型的成形装置，其特征在于，所述二维运动系统包括：

滑动座，所述滑动座与所述阵列喷头固定连接；

X轴导轨和X轴电机，其中所述X轴电机与所述滑动座相连，控制所述滑动座沿着所述X轴导轨移动；

Y轴导轨和Y轴电机，其中所述Y轴电机与所述滑动座相连，控制所述滑动座沿着所述Y轴导轨移动。

10.根据权利要求7所述的3D打印冰型铸造砂型的成形装置，其特征在于，所述供液系统位于成形室上方，用于提供1℃至5℃的低温水或水溶液。

11.根据权利要求7所述的3D打印冰型铸造砂型的成形装置，其特征在于，所述上料系统包括：

螺旋搅拌冷却装置，所述螺旋搅拌冷却装置位于成形室上方，用于将型砂与通入的液氮或干冰搅拌均匀，降低型砂温度；

真空上料装置，所述真空上料装置与所述螺旋搅拌装置相连接，用于提供型砂。