[发明专利]一种3D打印成型大型精细复杂内腔构件的铸造方法

权利要求书

1.一种3D打印成型大型精细复杂内腔构件的铸造方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、金属构件数据获取：通过正向设计或逆向工程设计获取金属构件三维数据；

S2、铸件图及铸造工艺准备：通过三维模拟的方式对金属构件进行工艺分析，按照传统的铸造工艺进行设计，将零件图转换为铸件图，考虑装配影响因素对型、芯分离，并分析铸造工艺性能，将浇注系统和补缩系统、冷铁等安放在铸件图上；

S3、模型拆分：对铸件图进行分析，并拆分为多个独立的砂型和砂芯，拆分时按照如下原则：

A1、将体积占比大、形状简单占主体的大型砂型和砂芯单独拆分出来；

A2、将精细复杂，加工精度高的砂型和砂芯拆分出来；

A3、按照加工精度要求的不同，对于能通过3DP直接打印成型的不进行拆分，对于不能通过3DP直接打印成型的，对需要特别保证精度的部分进行拆分；

S4、3D打印SLS模型：对于经过上一步拆分后精细复杂的砂型和砂芯在SLS设备上打印；

对于经过上一步拆分后大型或者精度要求不高的砂型和砂芯，在3DP设备上打印；

S5、模型的修整处理：对打印好的砂型砂芯进行修型、加热再固化，然后清理砂型砂芯、上涂料、烘干、组装；

S6、进行铸造：将组装好的砂型砂芯放入沙箱中合箱进行浇注，浇注完成后清砂、切浇冒口、初检铸件，合格后进行下一步工序；

S7、铸件的检测：根据零件图的要求对铸件进行热处理及各项检测，热处理以铸件材质要求进行各种检测：尺寸检测、X光探伤、气密性试验、荧光检测；

S8、后续处理：金属构件清理、打磨、抛丸后，得到铸件。

2.根据权利要求1所述的一种3D打印成型大型精细复杂内腔构件的铸造方法，其特征在于，S2中按照传统的铸造工艺进行设计，包括如下要求：

B1、明了零件图的技术要求、检测要求以及材质、热处理状态等信息；

B2、分析零件的加工要求、及铸件结构，研究铸造工艺性能，及时和客户沟通，将铸件不合理的结构进行修改；

B3、删除零件上不需要铸出的孔和槽，施放加工余量，形成铸件图；

B4、施放合理的缩尺；

B5、确定铸造浇注位置、分型面；

B6、设计浇注系统和冒口补缩系统，相关的冷铁。

3.根据权利要求1所述的一种3D打印成型大型精细复杂内腔构件的铸造方法，其特征在于：S2中对浇注系统和补缩系统是否合理进行模拟分析，不合理就修改铸造工艺，直到合理为准。

4.根据权利要求1所述的一种3D打印成型大型精细复杂内腔构件的铸造方法，其特征在于，SLS设备上打印包括以下步骤：在工作台上铺一层粒径为5-20微米的覆膜砂，由激光器发出的激光束在3D打印机的控制下，对经过分层处理的与设计金属构件芯体的三维实体数据模型一体打印成型，得到设计要求的芯体。

5.根据权利要求1所述的一种3D打印成型大型精细复杂内腔构件的铸造方法，其特征在于，3DP设备上打印包括以下步骤：由型体CAD模型的STL文件分层，得到截面图形，再以层面信息产生控制信息，造型时，让催化剂均匀的与原砂搅拌，喷头按照截面图形精确的喷射粘结剂，粘结剂与催化剂发生胶联反应，一层层固化型砂而堆积成形，粘接剂和催化剂共同作用的地方型砂被固化在一起，其它地方型砂仍为颗粒态，固化完一层后再粘接下一层，所有的层粘接完之后就得到所需的型体。

6.根据权利要求1所述的一种3D打印成型大型精细复杂内腔构件的铸造方法，其特征在于：S3中设计时考虑砂芯的定位、间隙、排气等问题，需要仔细检查结构，有无薄壁单边悬空，若有，需要增加一些支撑，以便打印时起到加固、防止小结构刮跑、便于放置及运输等作用。

7.根据权利要求1所述的一种3D打印成型大型精细复杂内腔构件的铸造方法，其特征在于：对S5中刚打印的砂模进行二次固化，二次固化是将打印后的砂模放置在保温炉中，设定温度为220℃-240℃,保温2-4小时，待冷却到室温取出，二次固化时应要用玻璃珠砂将砂模预埋固定好，以防止加热过程中砂模塌陷。