[发明专利]一种激光烧结砂芯的二次固化方法及固化装置

说明书

本发明公开了一种激光烧结砂芯的二次固化方法及固化装置，涉及铸造技术领域。该激光烧结砂芯的二次固化方法包括以下步骤：将砂芯初坯和加热装置均埋入支撑材料中，并将加热装置布置于砂芯初坯的周围，砂芯初坯通过激光烧结工艺制成；控制加热装置加热，加热装置产生的热量通过支撑材料传递至砂芯初坯的表层时停止加热，并持续设定时间，如此间断性加热设定次数，制得砂芯成品。本发明提供的激光烧结砂芯的二次固化方法，制得的砂芯成品的表层的强度得到提升，满足搬运和装配的强度要求，并能承受金属液填充过程中的高温和冲击力；砂芯成品的芯部具有一定的透气性，保证金属液填充过程中产生的气体及时排出，减少产品铸件的气孔缺陷，提高合格率。

技术领域

本发明涉及铸造技术领域，尤其涉及一种激光烧结砂芯的二次固化方法及固化装置。

背景技术

选择性激光烧结快速成型技术是一种将粉末材料通过激光直接烧结成各种实体形状的一种新型铸造技术。覆膜砂是用于选择性激光烧结快速成型技术的常用材料之一，覆膜砂表面被酚醛树脂等各种添加材料包覆。当激光束扫描覆膜砂表面时，表面的覆膜砂吸收的光能向热能的转换是瞬间发生的。通过激光加热酚醛树脂使其受热熔化后冷却固化，从而使覆膜砂粘结形成砂芯。这种新型成型技术不需要模具，适用于新产品开发，缩短开发周期。用激光烧结覆膜砂制作砂芯的典型工艺过程如下：零件三维造型及数据输入设备→筛砂→铺砂→烧结成型→取件→清砂→二次固化→砂芯修整。

激光烧结的砂芯初坯强度很低，需要通过二次加热固化来提升强度。现有技术中砂芯二次固化的方法是将激光烧结得到的具有基础强度的砂芯初坯，放到加热箱中，埋入支撑材料中，通过长时间的加热，使得树脂充分填充到砂芯间隙中，增大砂粒间的粘结面积，最终获得高强度的砂芯成品，满足搬运和承受高温金属液的要求。但是利用这种方法固化后的砂芯成品孔隙率和透气性大大下降。如图1所示，砂芯初坯100ˊ在经过上述方法二次固化后得到的砂芯成品200ˊ从表层到芯部都变得非常紧密。这导致排气性能大大下降，在金属液浇注成型的过程中，气体不能及时排出，导致产品铸件的气孔缺陷很多，废品率较高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种激光烧结砂芯的二次固化方法及固化装置，通过该激光烧结砂芯的二次固化方法得到的砂芯成品既能够满足使用强度，又具有一定的透气性，提高了产品铸件的质量。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种激光烧结砂芯的二次固化方法，其包括以下步骤：

将砂芯初坯和加热装置均埋入支撑材料中，并将加热装置布置于所述砂芯初坯的周围，所述砂芯初坯通过激光烧结工艺制成；

控制加热装置加热，所述加热装置产生的热量通过所述支撑材料传递至所述砂芯初坯的表层时停止加热，并持续设定时间，如此间断性加热设定次数，制得砂芯成品。

可选地，控制加热装置进行间断性加热一次的步骤包括：

所述加热装置以设定功率开始加热；

当所述砂芯初坯的表层的温度达到设定温度时停止加热，并持续所述设定时间。

可选地，在所述控制所述加热装置加热，所述加热装置产生的热量通过所述支撑材料传递至所述砂芯初坯的表层时停止加热，并持续设定时间，如此间断性加热设定次数，制得砂芯成品的步骤之后，还包括：

取出所述砂芯成品，并对所述砂芯成品进行解剖，测量所述砂芯成品的表层的强度和芯部的透气性；

判断所述砂芯成品的表层的强度和芯部的透气性二者是否都满足要求，若二者都满足要求，则完成二次固化；若二者中任意一个不满足要求，则调整所述设定功率、所述设定温度、所述设定时间和所述设定次数中的一个或多个，并重复所述将砂芯初坯和加热装置均埋入支撑材料中，并将所述加热装置布置于所述砂芯初坯的周围的步骤。

可选地，所述设定温度为200℃～220℃。