[发明专利]一种基于3D打印铸造铝合金缸盖的成型工艺

权利要求书

1.一种基于3D打印铸造铝合金缸盖的成型工艺，其特征在于，具体包括以下步骤：

(1)将复杂铝合金缸盖分型处理：根据缸盖设备图纸及生产工艺，将缸盖内腔砂芯分离出来，确定分型和装配方案，完善和优化缸盖外型和装配工装数据，确定3D打印缸盖外形蜡模、3D打印缸盖内腔砂芯及定位工装设计方案；

(2)分型处理后的铝合金缸盖进行SLS打印蜡型和3DP打印砂芯：根据缸盖外型数据设计3D打印HLP设备的外型数据，确定3D打印蜡模及定位工装设计方案，实现蜡模尺寸精度CT6级，蜡模每层厚度0.12mm；根据砂芯数据设计适合3D打印HLS设备的砂芯数据，包括砂型定位工装、定位辅助线、砂芯头工装、砂芯排气系统和浇注系统，确定3D打印砂芯及定位工装设计方案数据，砂型厚度30mm；

具体为：采用3D打印蜡模及定位工装设计方案，3D打印蜡模是采用激光选区烧结的方法将PS蜡材料通过合理的参数进行层层烧结，再进行后处理表面光洁，得到缸盖外型及定位工装，即在步骤(1)的定位工装(2)上部设置辅助中心线(a1)，砂芯头工装(a2)和直浇道(3)，定位工装(2)下部设置内冷铁辅助工装(a3)和外冷铁辅助工装(a4)，从而确保3D打印蜡模和定位工装的一致和完整性；3D打印砂芯及定位工装设计方案主要为，3D打印砂芯是采用选区喷涂树脂或固化胶的方法，采用合理的打印工艺将焙烧砂粘在一起，得到缸盖内腔及定位工装，这种成型工艺是冷成型，成型砂型不容易变型，强度比较大，整个工艺中包括砂型宽度定位工装(b1)，砂型长度定位工装(b2)，内腔砂芯(b3)，对应砂芯头工装(b4)，砂芯排气系统(b5)以及浇注系统(b6)；其砂芯及定位工装之后将可以和蜡模及其蜡模的定位工装的倒模即石膏型腔契合；

(3)对蜡型处理制备石膏型：将外冷铁通过定位工装组装到蜡模的缸体内，然后由石膏浆液对蜡模进行包覆定位，待石膏浆液自然凝固后转移至真空灌浆罐中，调节真空度为0.03-0.05MPa，匀速状态下完成石膏浆液灌浆浇注作业，浇注完成后对石膏型进行增压处理使之凝固补缩，凝固补缩后再保持加压状态30-60min，待焙烧；

(4)石膏型壳焙烧：将步骤(3)所得的石膏型以每小时升温20-40℃的速率加热升温至180-210℃，在此温度上保温5-8h，然后再以每小时升温30-50℃的速率加热升温至450-550℃，在此温度上保温4-6h，再以每小时升温50℃的速率加热升温至650℃，在此温度上保温2-4h，然后再以每小时降温15-20℃的速率降至200-230℃，将内冷铁装配到石膏型中，保温3-5h，即可得到成品石膏型；

(5)砂芯处理：将步骤(2)打印好的砂芯进行烘烤出气，烘烤温度为180-200℃，烘烤时间为5-6h，要求砂芯发气量为1g/1KG，烘烤后冷却到室温；

(6)工装定位：将步骤(4)处于保温状态的石膏型从焙烧炉中取出，利用定位工装，通过定位辅助线对步骤(4)制备的石膏型和步骤(5)处理得到的砂芯定位工装位置进行修整，使其符合缸盖设备图纸及生产工艺要求，并对定位工装装配面进行清洗确保装配面光滑；

具体为：将步骤(4)得到的石膏型型腔与步骤(5)得到的3D打印砂芯进行预处理装配；通过3D打印缸盖外形蜡模与砂芯上设计的0.2mm粗辅助中心线和修正定位块，然后进行定位块装配面的面对面装配，整个工艺为：砂芯(d1)通过砂芯与石膏型定位工装(d2)与石膏型(d3)契合装配，内冷铁(1)贯穿在石膏型(d3)中形成内冷铁面(d4)，整个装配方向左右尺寸控制在0.2-0.5mm，即可完成石膏型型腔与砂芯装配，且装配面光滑；

(7)浇注成型：将步骤(6)所得的工装定位作业转移到真空浇铸装置的真空浇铸腔内，然后将真空浇铸腔内的气压调节至-0.02MPa以下并保持该压力，匀速状态下完成高温液态铝合金液浇注作业，浇注温度为700-720℃，浇注时间为10-12s，浇注完成后对工装定位作业增压处理使之凝固补缩，凝固补缩后再保持加压状态30-60min，得到铸件；

(8)铸件清理：对步骤(7)所得的铸件先进行去离子水浸泡6-8h，然后进行高压水力清洗，清洗完成后，再对铝合金铸件进行回火处理，得到所需铝合金缸盖。