[发明专利]基于3D打印技术快速铸造大型精密铸件的铸造方法

权利要求书

1.基于3D打印技术快速铸造大型精密铸件的铸造方法，其特征在于：包括如下步骤：

步骤1）3维建模和制作易熔模型：将所需铸造的铸件参数进行3维建模，将3维建模结果输入3D打印机或数控雕刻机床，通过3D打印机或数控雕刻机床做出与设计铸件实体一致的易熔模模型；

步骤2）制作特殊壳型：

在易熔模表面涂覆壳型涂料并干燥处理：壳型涂料包括面层涂料和背层涂料，首先涂覆面层涂料，面层涂料厚度为0.2~0.8mm，烘干温度为30~65℃、湿度为40~75%，烘干时间为2~3小时；在面层涂料干燥70~80%时，在面层涂料外侧涂覆背层涂料，背层涂料涂覆2~7遍，每遍涂覆厚度为0.8~2mm，使涂层总厚度为3~8mm，背层涂料烘干温度为60~75℃、湿度为40~60%，每涂覆一遍背层涂料均需要干燥一遍，每遍干燥时间为1~2小时，并且在首遍涂覆背层涂料时，背层涂料在面层涂料上浸润1~4分钟，使其和面层涂料充分浸润溶合；背层涂料干燥处理完成后，对壳型涂料进行整体烘干，将易熔模放置在高温高风速低湿度烘干室继续烘干4~8小时，控制烘干室内温度为65~75℃，风速为3~5m/s，湿度为30~50%；在白模轮廓尺寸大于1000mm或白模存在大于400mm*400mm的连续平面或凹面上，使用刚性框架、点焊连接杆或用加强点加强该平面或凹面上涂层，用于吊装和流涂涂料；

割开易熔模上浇冒口处的壳型涂料的涂层，将涂覆涂层的易熔模倒置在加热炉台车上入炉，以不大于200℃/小时的升温速度，提升炉温至200~360℃，保温10~50分钟，使聚苯乙烯泡沫易熔模液化，从浇冒口处流出至接液盘并取出回收，形成空腔壳型；继续提升炉温至450~850℃，保温5~40分钟，使渗入涂层内的聚苯乙烯液体和其它挥发物分解气化，气体溢出被除烟机过滤并分解为水和二氧化碳排入大气；保温过程结束后，开炉门10分钟，至壳型温度降至500℃以下拉出台车，在空气中自然冷却50℃以下，用塑料袋严封浇冒口，继续冷却至室温，得到所要制作的特殊空腔壳型，备用；

步骤3）壳型装箱：将制得的壳型置入砂箱中，填入干砂，振动紧实后覆盖塑料薄膜密封；

步骤4）负压浇注、获得铸件：接真空管，保持砂箱中的负压度为0.025 ～ 0.045MPa，向壳型内浇注金属液，经翻箱、分离、去除浇冒口后即得到与聚苯乙烯泡沫易熔模形体一致的铸件；

所述面层涂料由下述重量份数的原料组成：铝矾土5~10 份，锆石粉6~8份，刚玉粉60~75份，CMC2~5 份，酚醛树脂1~2 份，水玻璃3~6 份，硅溶胶1~2份，磷酸盐3~6份，表面活性剂0.1~0.2份，正辛醇0.01~0.02份；所述表面活性剂为脂肪醇聚氧乙烯醚、烷基酚与环氧乙烷缩合物中的一种或几种；所述背层涂料由下述重量份数的原料组成：铝矾土40~45 份，石英粉6~8份，刚玉粉15~25份，硅藻土6~8 份，冰晶石0.5~2 份，CMC2~4份，酚醛树脂1~3份，水玻璃4~8 份，磷酸盐3~6份，表面活性剂0.1~0.2份，木质素0.5-3份，消泡剂0.01~0.02份；所述表面活性剂为脂肪醇聚氧乙烯醚、烷基酚与环氧乙烷缩合物中的一种或几种；所述消泡剂为正丁醇、正戊醇、正辛醇中的一种或几种。

2.根据权利要求1所述的基于3D打印技术快速铸造大型精密铸件的铸造方法，其特征在于：步骤1）中铸件参数是3D建模参数或是通过3D扫描技术得到的3D打印参数和数控雕刻参数。

3.根据权利要求1所述的基于3D打印技术快速铸造大型精密铸件的铸造方法，其特征在于：步骤1）中3D打印机的打印方式为3D增材技术打印空心塑料模型或是3D减材技术雕刻泡沫塑料易熔模。

4.根据权利要求3所述的基于3D打印技术快速铸造大型精密铸件的铸造方法，其特征在于：所述3D增材技术打印空心塑料模型的打印材质为聚苯乙烯线材；所述3D减材技术雕刻泡沫塑料易熔模，为根据3D建模参数数控减材雕刻泡沫塑料板材做泡沫塑料模型，3D减材雕刻加工的材质为聚苯乙烯泡沫塑料板材。

5.根据权利要求1所述的基于3D打印技术快速铸造大型精密铸件的铸造方法，其特征在于：步骤1）中制得的聚苯乙烯泡沫易熔模，对其易变形部位进行加固处理，将易熔模置于平板或工装中，用纤维棒、耐火布或陶瓷条块粘结校正加固，防止变形。