CN104801664B - 一种用于砂型3d打印的型砂混料方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及铸造用3D打印型砂技术领域一种用于砂型3D打印的型砂混料方法，其型砂成分包括3D打印过程中铺砂后喷粘结剂前回收的旧砂、与旧砂颗粒成分相同的新砂和催化剂，以新砂和旧砂的总重量份为100份计，所述旧砂的用量为10—50重量份，其余为新砂，所述催化剂的有效成分的用量为新砂重量的0.2—0.4%；所述旧砂和新砂的粒度为50—200目，颗粒成份及重量含量为：1—4%的碱性氧化物，其余为SiO₂，所述催化剂为有效成分为苯磺酸的溶液。本发明的方法，可以有效回收再利用3D打印中浪废的旧砂和新砂黏性高的问题，并可提高成品砂型的强度。

Description

一种用于砂型3D打印的型砂混料方法

技术领域

本发明的涉及铸造用3D打印型砂技术领域，特别涉及一种用于砂型3D打印的型砂混料方法。

背景技术

3D打印技术是一种快速成型技术，主要利用微滴喷射液与粉末或颗粒粘结技术实现成型。3D打印过程是先将粉末或颗粒材料加入催化剂混匀，然后通过喷头将粘结剂按砂型的形状选择性的喷射在事先铺好的一层粉末或颗粒材料上，这样一层一层叠加起来，固化粘结成型。其中催化剂的作用是为了保证喷粘结剂前的铺砂有一定的粘度，防止砂料溃散，并保证喷粘结剂后的型砂具有良好粘结性，同时综合砂料中的碱性物质。

然而现有的粉末或颗粒3D打印技术存在以下两个问题：

1.由于打印中存在打印区域空间利用率不能达到100%的状态，即不参与成型的一部分混有催化剂的粉末或颗粒（旧砂）会被浪费。

2.对于碱性高的粉末或颗粒，需要加入较高含量催化剂，才可实现硬化。然而加入较多催化剂，会使粉末或颗粒材料发黏而粘接在紧实刮板平面上，造成紧实度增大，从而导致打印产品在紧实过程中发生变形。这就限制了打印砂料的选择范围。

发明内容

本发明针对现有技术中3D打印型砂旧砂浪费及高碱性新砂黏性高的问题，提供一种用于砂型3D打印的型砂混料方法，以回收3D打印中的旧砂和新砂黏性高的问题。

本发明的目的是这样实现的，一种用于砂型3D打印的型砂混料方法，其特征在于，其型砂成分包括3D打印过程中铺砂后喷粘结剂前回收的旧砂、与旧砂颗粒成分相同的新砂和催化剂，以新砂和旧砂的总重量份为100份计，所述旧砂的用量为10—50重量份，其余为新砂，所述催化剂的有效成分的用量为新砂重量的0.2—0.4%；所述旧砂和新砂的粒度为50—200目，颗粒成份及重量含量为：1—4%的碱性氧化物，其余为SiO₂，所述催化剂为有效成分为苯磺酸的溶液。

作为本发明的一种的改进，型砂的混料方法为，当新砂中碱性氧化物的含量在2—4%时，先向混料机中称取50—90重量份的新砂，然后再称取新砂重量0.3—0.4%有效成分的催化剂，开启混料机搅拌45—100秒，再加入其余重量的旧砂，继续搅拌45—75秒。

作为本发明的另一种改进，型砂的混料方法为：当新砂中碱性氧化物的含量在1—2%时，先向混料机中称取50—90重量份的新砂和其余重量份的旧砂，搅拌45—75秒，然后再称取新砂重量0.2—0.3%有效成分的催化剂，继续搅拌45—100秒。

作为本发明的再一步改进，加入催化剂后继续搅拌的时间为50—70秒。

本发明用于3D打印的旧砂中催化剂中的溶剂在前期铺料及回收中已经挥发，但催化活性不会减弱。通过此新、旧砂料的混料方法，可解决高碱性砂料3D打印时黏性高的问题，实现正常铺砂，不粘接紧实刮板平面，可以避免打印产品在紧实过程中发生变形，还可以有效回收打印中浪费的旧砂，将砂料的利用率提高至99%以上，节约3D打印的成本，同时克服了单纯使用新材料时因碱性高、易出现打印变形的问题，扩大了3D打印原材料的选择范围。

具体实施方式

实施例1

先向混砂机中加入50重量份的新砂，新砂中的碱性氧化物的重量含量为4%，然后加入0.4%新砂重量份的催化剂，搅拌50秒，最后再加入50重量份的旧砂，搅拌70秒。

采用本实施例混合的砂料进行3D打印的砂型硬化后砂型的抗压强度为5.0MPa，抗拉强度为1.2MPa。

实施例2：

先向混砂机中加入70重量份的新砂，新砂中的碱性氧化物的重量含量为3%，然后加入0.35%新砂重量份的催化剂，搅拌60秒，最后再加入30重量份的旧砂，搅拌60秒。

采用本实施例混合的砂料进行3D打印的砂型硬化后砂型的抗压强度为5.5MPa，抗拉强度为1.3MPa。

实施例3：

先向混砂机中加入90重量份的新砂，新砂中的碱性氧化物的重量含量为2.5%，然后加入0.3%新砂重量份的催化剂，搅拌70秒，最后再加入10重量份的旧砂，搅拌50秒。

采用本实施例混合的砂料进行3D打印的砂型硬化后砂型的抗压强度为6MPa，抗拉强度为1.4Mpa。

实施例4

先向混砂机中加入50重量份碱性氧化物的重量含量为1.1%的新砂和50重量份的旧砂，搅拌60，然后再加入0.2%新砂重量份的催化剂，搅拌70秒。

采用本实施例混合的砂料进行3D打印的砂型硬化后砂型的抗压强度为5.0MPa，抗拉强度为1.2MPa。

实施例5

先向混砂机中加入70重量份碱性氧化物的重量含量为1.5%的新砂和30重量份的旧砂，搅拌70，然后再加入0.25%新砂重量份的催化剂，搅拌70秒。

采用本实施例混合的砂料进行3D打印的砂型硬化后砂型的抗压强度为5.5MPa，抗拉强度为1.3MPa。

实施例6

先向混砂机中加入90重量份碱性氧化物的重量含量为2%的新砂和10重量份的旧砂，搅拌60，然后再加入0.3%新砂重量份的催化剂，搅拌70秒。

采用本实施例混合的砂料进行3D打印的砂型硬化后砂型的抗压强度为6.0MPa，抗拉强度为1.4MPa。

本发明的混料方法进行3D打印的砂型硬化后强度比常规混料方法的砂型强度平均要高30%。

Claims (4)

1.一种用于砂型3D打印的型砂混料方法，其特征在于，其型砂成分包括3D打印过程中铺砂后喷粘结剂前回收的旧砂、与旧砂颗粒成分相同的新砂和催化剂，以新砂和旧砂的总重量份为100份计，所述旧砂的用量为10—50重量份，其余为新砂，所述催化剂的有效成分的用量为新砂重量的0.2—0.4%；所述旧砂和新砂的粒度为50—200目，颗粒成份及重量含量为：1—4%的碱性氧化物，其余为SiO₂，所述催化剂为有效成分为苯磺酸的溶液。

2.根据权利要求1所述的用于砂型3D打印的型砂混料方法，其特征在于，型砂的混料方法为，当新砂中碱性氧化物的含量在2—4%时，先向混料机中称取50—90重量份的新砂，然后再称取新砂重量0.3—0.4%有效成分的催化剂，开启混料机搅拌45—100秒，再加入其余重量的旧砂，继续搅拌45—75秒。

3.根据权利要求1所述的用于砂型3D打印的型砂混料方法，其特征在于，型砂的混料方法为：当新砂中碱性氧化物的含量在1—2%时，先向混料机中称取50—90重量份的新砂和其余重量份的旧砂，搅拌45—75秒，然后再称取新砂重量0.2—0.3%有效成分的催化剂，继续搅拌45—100秒。

4.根据权利要求2或3所述的用于砂型3D打印的型砂混料方法，其特征在于，加入催化剂后继续搅拌的时间为50—70秒。