[发明专利]一种3D打印的整体式砂芯内腔多余砂料的清理方法

说明书

本发明涉及一种3D打印的整体式砂芯内腔多余砂料的清理方法，所述砂芯的各个表面开设若干与内部的腔道连通的排砂孔，清除砂芯内腔的散砂时，首先进行初步振动清砂：通过振动的方式将内腔的散砂分别从各排砂孔振动排出进行初步清砂；然后进行钢珠振动撞击清砂：向砂芯内腔灌入内腔理论容积40—50%的钢珠，钢珠直径为1‑4mm,之后将砂芯表面与内腔连通的各排砂孔和开口部位通过堵头封堵，再次通过振动使钢珠撞击内腔表面低硬化的过渡砂层，振动一段时间后打开各封堵的堵头，排出钢珠和击落的散砂，完成砂芯内腔多余砂料的清理。本发明的方法增设与内腔连接的若干排砂孔，通过振动和钢珠撞击排砂实现整体式3D打印砂芯内腔通道的清砂。

技术领域

本发明涉及3D打印砂型的辅助清砂工艺技术领域，特别涉及一种3D打印的整体式砂芯内腔多余砂料的清理方法。

背景技术

3D打印通过增材制造方法给传统制造领域带来了革命性影响，在多个领域体现了强大的优势。比如直接打印具有复杂结构的零件，模具等，可以缩短周期，降低研发成本，将制造业带进柔性化生产的新天地。但是目前3D打印技术主要还停留在小批量研发试制，或小批量定制阶段，还远没有走向批量柔性化制造。究其原因，除了成本和效率方面的影响外，还有一个主要的影响因素就是3D整体打印零件多余材料的去除困难。

主流的3D打印技术可以分为两种，一种是层状堆叠方法，另一种是粉体选择性硬化，包括激光烧结，喷射粘接等。利用层状堆叠方法打印结构复杂的零件时通常需要繁多的支撑，外表面支撑比较容易去除，但是内部腔体结构的支撑往往难以去除。相比较而言，使用粉体选择性硬化方案进行零部件打印时不需要支撑，具有更大优势。铸造3D打印砂芯即采用此种技术方案。

铸造3D打印技术是对砂粒逐层选择性喷射粘结剂进行打印的，砂粒的选择从直径ø0.1mm(140目)到直径ø0.4mm(40目砂粒直径为0.38mm)不等。在铸造3D打印机工作时，每铺一层砂粒，随之选择性喷射一次粘结剂，砂粒之间本身就有一定摩擦力，在铺砂操作时又给予了一定的压力，使砂粒铺设的紧实度较好。另外目前单液料的打印机，砂粒会预混入催化剂，砂粒流动性差，在复杂砂芯打印完成后，内部腔道里的多余砂粒无法通过简单倾倒去除。另一方面，粘结剂在砂粒空隙间的扩散，使砂芯表面粘附一层低硬化度的砂粒，引入了砂芯表面清理的问题，使复杂砂芯内部腔道的清理更加困难。针对这一问题，当前多采用的方式是将砂芯拆分成多块砂芯，使内部腔道也裸露，使用压缩空气清理，这种方法带来了后续的组装操作，也引入了装配偏差和缝隙问题，使3D打印丧失了直接生产复杂零件的优势。本文将就整体打印复杂砂芯的内部清理问题提出一种解决方案。

发明内容

本发明的针对现有技术中复杂内腔的砂芯结构整体3D打印后不便于内腔清砂的问题，提供一种3D打印的整体式砂芯内腔多余砂料的清理方法，以解决复杂内腔砂芯的清砂问题。

本发明的目的是这样实现的，一种3D打印的整体式砂芯内腔多余砂料的清理方法，所述砂芯为整体式的3D打印砂芯，砂芯内设有若干腔道，腔道内堆叠未粘结的散砂，所述砂芯的各个表面开设若干与内部的腔道连通的排砂孔，清除砂芯内腔的散砂时，首先进行初步振动清砂：通过振动的方式将内腔的散砂分别从各排砂孔振动排出进行初步清砂；然后进行钢珠振动撞击清砂：向砂芯内腔灌入内腔理论容积40—50%的钢珠，钢珠直径为1-4mm,之后将砂芯表面与内腔连通的各排砂孔和其它表面开口部位通过堵头封堵，再次通过振动使钢珠撞击内腔表面低硬化的过渡砂层，振动一段时间后打开各封堵的堵头，排出钢珠和击落的散砂，完成砂芯内腔多余砂料的清理。

本发明的砂芯内腔通道散砂的清除方法中，将原本封闭的内部腔道开通若干与表面连通的排砂孔，打印内部腔道与外界的连接，然后通过振动方式使腔道内的未粘接硬化的散砂分别从各排砂孔排出进行初步的清砂，然后向初步清砂的腔道内灌入适量的钢珠，将并钢珠封闭在腔道内，通过振动使钢珠撞击腔道壁低硬化的过滤砂层，逐步将过渡砂层的砂击落，最后经排砂孔排出钢珠和散砂，完成整体式砂芯内道腔道的清砂过程。