[发明专利]一种喷墨粘接三维打印砂型钛合金铸造工艺

说明书

本发明涉及钛合金铸造技术领域，特别是一种喷墨粘接三维打印砂型钛合金铸造工艺。该工艺包括以下步骤：S1，喷墨粘接三维打印砂型；S2，真空浸渗形成三维打印砂型型腔结合层，并做干燥处理；S3，在型腔结合层表面涂覆有惰性材料涂料，形成过渡层；S4，在型腔过渡层表面涂覆有惰性材料涂料，形成面层；S5，焙烧；S6，将烧结的砂型放在真空浇铸机中，在真空状态下浇入钛合金金属液，得到钛合金铸件。本发明采用一种新型的工艺思路，能够无模化生产任意复杂度的砂型，还可用于钛合金铸造，使得钛合金铸造过程安全、稳定、无隐患，且生产效率高、成本低，值得推广使用。

技术领域

本发明涉及钛合金铸造技术领域，特别是一种喷墨粘接三维打印砂型钛合金铸造工艺。

背景技术

钛合金具有重量轻、强度高、耐腐蚀的特点，被广泛应用于航空航天、舰船、钻井平台等领域的关键零部件上。目前的生产方式有3种：型材直接加工；熔模铸造；砂型铸造。由于钛合金强度高、硬度大，难以直接加工。且钛合金熔融温度高，非常活泼，几乎和大部分氧化物反应，铸造工艺复杂，成本高。其中，熔模铸造采用蜡型-陶瓷形壳-失蜡-浇铸-后处理-铸件的工艺路线，真空热壳离心浇铸，适用于大型、薄壁、复杂结构零件，典型应用如叶片、导叶、机匣、结构件等。砂型铸造采用石墨砂型(CNC或模具成型)-浇铸-后处理-铸件的工艺路线，真空或低压气体保护浇铸，适用于大型、厚大、相对简单结构零件，主要应用于舰船、钻井平台等海洋工程领域中。熔模铸造工艺路线相对复杂，由于热壳浇铸，薄壁、细小复杂特征也可较易充型。砂型铸造相对工艺路线简单，由于冷模浇铸，适用大型、厚大件，同时石墨材料成本较高，石墨砂型铸造制作过程粉尘污染大，加工难度较高。

喷墨粘接三维打印砂型是国外公司在1999年发明的一种铸造砂型生产新工艺，它的工艺原理如下：通过将3D数据切片，得到二维截面组。然后铺设粉床，通过喷墨打印头喷射粘接剂将特定截面粘接；粉床下降一个薄片层厚；重复上述过程，逐层堆积，直到完成所有截面的打印。最后从粉块中取出打印好的零件，去除表面未粘接的粉末，即可得到最终打印完成的砂型零件。经过近二十年的发展，粘接剂以从早期的呋喃粘接剂(ODB)，发展到酚醛粘接剂(PDB)，以及无机粘接剂(IOB)；粉料也从石英砂(SiO2)，发展到宝珠砂、红柱石、铬铁矿砂及氧化锆、三氧化二铝、碳化硅等陶瓷粉末材料。喷墨粘接三维打印可以无模化生产任意复杂度的砂型，生产效率高，成本低，砂型性能和传统工艺几乎一致，已被广泛应用于铸件快速开发和批量生产。若是将喷墨粘接三维打印砂型用于钛合金铸件的生产，可以替代昂贵的石墨材料，同时其无模化的特性可以生产更为复杂的零件，结合目前快速发展的轻量化设计技术，有着广泛的市场前景。但是，用喷墨粘接三维打印砂型替代传统工艺生产的石墨砂型用于钛合金铸造的主要困难是钛合金非常活泼，钛合金金属液和除惰性气体以外的其他气体(氧气、水蒸气、有机物汽化气体等)剧烈反应，同时钛合金金属液和铸型表面(刚玉Al₂O₃、石英SiO₂等耐火材料)剧烈反应，甚至爆炸。因此，至今还没有一种喷墨粘接三维打印砂型钛合金铸造工艺。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种喷墨粘接三维打印砂型钛合金铸造工艺，采用一种新型的工艺思路，能够无模化生产任意复杂度的砂型，还可用于钛合金铸造，使得钛合金铸造过程安全、稳定、无隐患，且生产效率高、成本低，值得推广使用。

为解决上述技术问题，本发明采用如下的技术方案：

一种喷墨粘接三维打印砂型钛合金铸造工艺包括以下步骤：

S1，喷墨粘接三维打印砂型；

S2，真空浸渗形成三维打印砂型型腔结合层，并做干燥处理；

S3，在型腔结合层表面涂覆有惰性材料涂料，形成过渡层；

S4，在型腔过渡层表面涂覆有惰性材料涂料，形成面层；

S5，焙烧；