[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

说明书

本发明涉及铸造方法技术领域，尤其是一种3D打印成型大型精细复杂内腔构件的铸造方法，包括以下步骤：S1、金属构件数据获取；S2、铸件图及铸造工艺准备；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；S4、3D打印SLS模型；S5、模型的修整处理；S6、进行铸造；S7、铸件的检测；S8、后续处理。本发明解决了大型精细复杂内腔金属构件精铸的难题；发挥了SLS激光烧结以及3DP喷射成型的各自的优势，及保证了打印精度，又提高了打印效率，实现了3D打印砂型和复杂芯体的完美融合。

技术领域

本发明涉及铸造方法技术领域，具体而言，涉及一种3D打印成型大型精细复杂内腔构件的铸造方法。

背景技术

制造业的发展已慢慢从大规模大批量的生产方式逐步向小规模小批量的个性化定制过度。3D打印机以市场需求为导向，应运而生。

3D打印给传统铸造提供了创新的手段，生产过程大为简化，从零件图纸到工艺设计铸型型芯的装配都有计算机完成。通过3D数字化无模铸造技术给传统铸造企业带来技术上的革新。大大缩短铸造的时间周期和铸造成本，而且铸件尺寸精度高，非常复杂铸件都可制造，免去制作模具周期和成本，减小开发风险。所以快速铸造对于复杂单件小批量铸件和新产品开发试制件特别适用。

目前我国铸造行业的状况是新产品研发周期长、成本高、市场响应慢、柔性化差。影响其中一个很大的因素是我国数字化制造、新材料、计算机技术、自动化技术、精密铸造技术、数值分析和模拟技术等多学科研究成果的转化力度差。有论文，没产品。例如发动机排气管、发动机缸体和缸盖、液压类阀体件、水泵叶片等，这些零部件开发与制造能力不足是我国产品与国外产品竞争中的根本差距。

目前，快速铸造在市场上有两种方式打印砂型，激光选取烧结(SLS)以及微滴喷射成形(3DP)。SLS具有精度高，细小复杂结构成形特征明显，但是打印效率低，而3DP打印效率高，但是精细度不足。本发明把两种工艺结合起来，把金属构件的型、芯分开制作，用3DP打印简单大尺寸型体，SLS打印小而复杂的砂芯，两者结合起来进行快速铸造，不需要拔模斜度和模具，既满足精度要求，也提高打印效率，缩短铸造周期。

这两者的结合大大缩短传统铸造的时间周期和铸造成本，而且铸件尺寸精度高，非常复杂铸件都可制造，免去制作模具周期和成本，减小开发风险。解决了工艺人员需要考虑分型合块、拔模斜度等问题。所以快速铸造对于复杂单件小批量铸件和新产品开发试制件特别适用。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种3D打印成型大型精细复杂内腔构件的铸造方法。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种3D打印成型大型精细复杂内腔构件的铸造方法，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；