[发明专利]一种3D打印制芯覆膜砂

说明书

本发明涉及覆膜砂领域，尤其涉及一种3D打印制芯覆膜砂。该覆膜砂包括以下质量分数的原料：80％‑90％的宝珠砂，8％‑18％的铁砂，1％‑3％的树脂，0.5％‑1％的水杨酸，占树脂重量12％‑18％的乌洛托品，占树脂重量4％‑6％的硬脂酸钙。其中宝珠砂的粒度为50‑100μm，铁砂的粒度小于100μm。宝珠砂做主要原砂，减少了粘结剂的用量，同时宝珠砂的粒形较好，有效保证了覆膜砂的强度；利用铁砂的优良导热性使得成型过程升温速度快，加快了成型速度；乌洛托品与树脂粘结剂、水杨酸促固剂的加入也进一步提高了固化速度。较细的宝珠砂和铁砂的粒度，大幅度降低了覆膜砂成品的粒度，从而提高了3D打印的精确度，提高了铸件的表面质量。

技术领域

本发明涉及覆膜砂领域，尤其涉及一种3D打印制芯覆膜砂。

背景技术

3D打印是快速成型的一种，是以数字模型文件为基础，运用粉末状金属、砂粒或塑料等可粘合材料，通过逐层打印的方式来构造物体的技术。常在模具制造、工业设计等领域被用于制造模型。传统铸造行业开发新产品需要开模具、制芯、组芯、浇铸等过程，耗时长、成本高、效率低；新型的3D打印技术，节省了开模具、制芯等工序，大大缩短了新产品的开发周期，提高了效率。3D打印是将覆膜砂一层一层采用重力叠加通过激光烧制使其固化成型的过程，对覆膜砂性能要求较高，同时固化的速度对3D打印的效率有一定影响，因此提供一种固化速度快、打印精确度高、打印效率高的3D打印制芯覆膜砂是本领域的一项技术问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种固化速度快、打印精确度高、打印效率高的3D打印制芯覆膜砂。

本发明采用的技术方案为：

一种3D打印制芯覆膜砂，包括以下质量分数的原料：80％-90％的宝珠砂，8％-18％的铁砂，1％-3％的树脂，0.5％-1％的水杨酸，占树脂重量12％-18％的乌洛托品，占树脂重量4％-6％的硬脂酸钙。

进一步的，宝珠砂的粒度为50-100μm，铁砂的粒度小于100μm。

进一步的，覆膜砂包括以下质量分数的原料：80％-85％的宝珠砂，12％-17％的铁砂，2％-3％的树脂，0.5％-0.8％的水杨酸，占树脂重量15％-18％的乌洛托品，占树脂重量5％-6％的硬脂酸钙。

进一步的，树脂采用快固化酚醛树脂。

本发明的3D打印制芯覆膜砂中，采用宝珠砂和铁砂为原砂，宝珠砂砂粒为球形，具有较好流动性，且表面光滑、结构致密，保证覆膜砂产品的强度；且因其表面积小，使得粘结剂可均匀覆盖，并有效减少树脂的加入量，从而减少了粘结剂所产生的铸造缺陷，提高了铸件的成品率。同时，由于宝珠砂导热性能较差，通过添加具有优良导热性的铁砂，使得产品在成型过程中升温速度快，可提高成型速度。宝珠砂和铁砂选取粒径均较小，从而大幅度降低了覆膜砂成品的粒度，提高了3D打印的精确度以及铸件表面质量；同时铁砂的粒度要小于宝珠砂的粒度，更有利于其均匀分布在宝珠砂四周并深入缝隙，可以充分发挥其优良的导热性，导热效果更好。树脂粘结剂采用快固化酚醛树脂，与固化剂乌洛托品配合使用，进一步提高了固化速度；同时水杨酸作为树脂固化的促进剂，也起到了加快覆膜砂固化速度的效果。

进一步的，该3D打印制芯覆膜砂采用如下步骤制备：(1)将干燥的宝珠砂、铁砂和树脂按组分比例同时倒入混砂机中搅拌，搅拌速度为60-100转/分钟；(2)搅拌过程中混砂机进行自加热升温，加热至35-40℃后，提高混砂机转速至160-180转/分钟；(3)当混砂机升温至100-120℃后保温，按组分比例加入乌洛托品和水杨酸进行混碾，并调节混砂机转速至280-300转/分钟，之后按组分比例加入硬脂酸钙混制均匀；(4)冷却筛分、包装。

进一步的，混砂机的升温速度为3-5℃/min。

进一步的，步骤(3)中加入硬脂酸钙后混制时间为2-4min。

进一步的，混砂机在搅拌之前进行预热。