[发明专利]一种基于3D打印铸造铝合金缸盖的成型工艺

说明书

本发明提供了一种基于3D打印铸造铝合金缸盖的成型工艺，包括以下步骤：将复杂铝合金缸盖分型处理，再将分型处理后的铝合金缸盖进行SLS打印蜡型和3DP打印砂芯，然后对蜡型处理制备石膏型，砂芯处理，通过石膏型焙烧工艺形成型腔，采用真空精炼、真空浇注、加压凝固等处理方法将焙烧得到的型腔与处理好的砂芯准确安装，得到复杂的铝合金缸盖。该成型工艺充分发挥了3D打印、砂型铸造工艺和石膏型铸造工艺优点，解决了铝合金缸盖类高质量快速无模制造问题，使得复杂的铝合金缸盖制造较现有更加容易，且生产尺寸精度高，表面质量和内部质量好。

技术领域

本发明属于金属铸造成型工艺领域，具体涉及一种基于3D打印铸造铝合金缸盖的成型工艺。

背景技术

铝合金缸盖内部结构复杂，尺寸和内部质量要求很高，一般情况下，铝合金缸盖都是通过开设金属模具再进行生产的，生产周期很长，费用大；快速铝合金缸盖生产采用的是分别打印砂型和砂芯，再进行多块组型组芯，然后进行砂型重力铸造或低压铸造，这种方法生产的缸盖质量较差，尺寸精度低于C10，光洁度低于Ra12.5，内部有大量的缺陷，装配和打压经常出问题。目前，中小批量高质量快速缸盖需求比较大，汽车、无人机、舰船等节能环保的铝合金缸盖研制任务比较重，迫切需要找到一种新的制造方法，快速高质量的制造缸盖。

发明内容

鉴于以上所述，本发明的目的在于提供一种基于3D打印铸造铝合金缸盖的成型工艺，通过分型处理复杂铝合金缸盖，结合3D打印技术和各种辅助工艺，解决了铝合金缸盖的缸体内部质量问题。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：一种基于3D打印铸造铝合金缸盖的成型工艺，包括以下步骤：将复杂铝合金缸盖分型处理，再将分型处理后的铝合金缸盖进行SLS打印蜡型和3DP打印砂芯，然后对蜡型处理制备石膏型，砂芯处理，通过石膏型焙烧工艺形成型腔，采用真空精炼、真空浇注、加压凝固等处理方法将焙烧得到的型腔与处理好的砂芯准确安装，得到复杂的铝合金缸盖。

上述基于3D打印铸造铝合金缸盖的成型工艺，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；

(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；