CN105665637B - 一种冰冻砂型的无模铸造成形方法 - Google Patents

一种冰冻砂型的无模铸造成形方法 Download PDF

Info

Publication number
CN105665637B
CN105665637B CN201610137972.4A CN201610137972A CN105665637B CN 105665637 B CN105665637 B CN 105665637B CN 201610137972 A CN201610137972 A CN 201610137972A CN 105665637 B CN105665637 B CN 105665637B
Authority
CN
China
Prior art keywords
sand
casting
mold
frost
molding
Prior art date
Application number
CN201610137972.4A
Other languages
English (en)
Other versions
CN105665637A (zh
Inventor
单忠德
刘丰
兰盾
董晓丽
Original Assignee
北京机科国创轻量化科学研究院有限公司
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 北京机科国创轻量化科学研究院有限公司 filed Critical 北京机科国创轻量化科学研究院有限公司
Priority to CN201610137972.4A priority Critical patent/CN105665637B/zh
Publication of CN105665637A publication Critical patent/CN105665637A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN105665637B publication Critical patent/CN105665637B/zh

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22CFOUNDRY MOULDING
    • B22C9/00Moulds or cores; Moulding processes
    • B22C9/02Sand moulds or like moulds for shaped castings
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22CFOUNDRY MOULDING
    • B22C1/00Compositions of refractory mould or core materials; Grain structures thereof; Chemical or physical features in the formation or manufacture of moulds
    • B22C1/16Compositions of refractory mould or core materials; Grain structures thereof; Chemical or physical features in the formation or manufacture of moulds characterised by the use of binding agents; Mixtures of binding agents
    • B22C1/18Compositions of refractory mould or core materials; Grain structures thereof; Chemical or physical features in the formation or manufacture of moulds characterised by the use of binding agents; Mixtures of binding agents of inorganic agents

Abstract

本发明公开了一种冰冻砂型的无模铸造成形方法,属于铸造快速成形技术领域。该方法根据铸件特点,选用合适型砂,与液体均匀混合,填充模具置于冷冻环境下;待型砂冷冻固化后,得到砂坯,放置于加工平台并固定;然后在加工设备上直接切削加工砂坯,得到铸型;最后在冰冻环境下进行浇铸,获得最终铸件。该方法是采用水或溶液作为粘接剂,来源广泛,价格低廉,不使用有机树脂和其他粘接剂,可避免浇注中发气量大、废砂回收再利用困难等问题,是一种环保绿色的铸造方法。该方法适用于零件快速开发试制和小批量生产。

Description

一种冰冻砂型的无模铸造成形方法
技术领域
[0001] 本发明属于铸造技术领域,具体涉及一种冰冻砂型的无模铸造成形方法。本发明 适用于金属件单件小批量生产和零部件快速开发试制。
背景技术
[0002] 铸造是获得机械产品毛坯的主要方法之一,是机械工业重要的基础工艺。传统的 铸造工艺需要制作模具存在生产工序多,生产周期长;手工操作,劳动强度大;开发成品昂 贵,工作环境恶劣。
[0003] 无模铸型制造工艺是将快速成型工艺与传统砂型工艺结合。目前典型的cad直接 铸型工艺主要有PCM工艺采用轮廓扫描喷射固化工艺,实现无模铸型的快速制造。该工艺对 树脂砂的用量大,粘接剂含量高,导致存在加工精度不高,铸型发气量大,透气性却差的缺 点。SLS工艺是通过高强度激光的照射,有选择的将材料粉末烧结在一起得到零件的截面, 并层层累积。对于单件小批量生产来说,成本高,产生有毒气体,污染环境。3DP工艺采取逐 点喷洒粘结剂来粘接粉末的方法制造原型,GS工艺先采用多通道喷头均匀喷洒树脂,然后 另外一个喷头喷洒固化剂,最后层层固化成型,其工艺清砂困难,需要特殊处理工序,影响 砂型精度和表面质量。
[0004] 基于去除加工原理的无模铸造技术是使用CAD模型直接驱动数控机床置对砂坯进 行切削成铸型,获得直接用于铸造的铸型,最后合模浇注。该技术不需要预先制作木模模 样,具有制造周期短、成形速度快、成本低、砂型/砂芯一体化制造及可制造出复杂形状铸件 等优点。但是在制成砂坯时,粘结剂选用粘土,水玻璃,有机树脂,在铸造生产过程中会产生 有害气体。
[0005] 总之在现有技术中,对于新产品快速开发及单件小批量零部件生产来说,存在开 发成本高;生产工艺采用有机树脂或其他溶液作为粘结剂,大大增加铸型发气量,并且浇注 过程中产生有害气体,容易污染环境;同时后续废砂回收过程困难,耗资大,污染环境。
发明内容
[0006] 针对上述问题,本发明提供了一种冰冻砂型的无模铸造成形方法,方法是采用水 或溶液作为粘接剂,型砂材料与粘结剂按比例均匀混合,在低温环境下凝固成砂坯,由加工 设备直接加工出铸型。该方法节省木模或金属模,缩短了零件制造周期,降低了生产成本; 采用水或溶液作为粘结剂,不使用有机树脂,避免铸型浇注发气量大,大大提高了铸件质 量。水或溶液来源广泛,价格低廉,废砂回收方便,符合现代绿色制造理念。
[0007] 一种冰冻砂型的无模铸造成形方法,该方法适用于铸造零件小批量生产和快速开 发试制过程,具体实施步骤为:(1)根据铸件特点选择将合适铸造型砂种类;(2)将型砂与液 体按一定质量分数均匀混合,装入模具置于液体凝固点以下温度环境;(3)型砂冷冻固化 后,得到加工砂坯,置于加工平台;(4)根据加工型腔的形状,编制程序代码,输入到砂型数 控机床,将砂坯切削加工得到所需所需砂型/芯单元;(5)在冷冻环境下,对砂型/芯单元进 灯整体组•装,浣人烙础金属液;(6)金属液冷却成形,冷冻砂型吸热自动融化落砂,得到铸 件,型砂回收利用。
[0008]进一步地,所述型砂材料为铸造用石英砂或非石英砂,如陶粒砂(宝珠砂)、铬铁矿 砂、锆英石砂、石灰石砂、刚玉砂、镁砂、耐火熟料砂、橄榄石砂中的一种或多种。
[0009]进一步地,与型砂混合的粘结剂可以是水或水溶液,无有害气体产生,废砂置于室 温或者加热环境下继续回收利用,符合绿色环保理念。
[0010]进一步地,砂坯环境温度为冷冻温度低于凝固点0-40度,制成砂坯冷冻密封保存; [0011 ]进一步地,低温环境可以是通入的液氮或者干冰,也可以置于冷冻柜中。
[0012]进一步地,型砂冷冻固化后的砂坯是具有一定形状的预制砂坯,可以直接浇注;或 者需要切削加工成铸型。
[0013]进一步地,在冰冻环境或常温状态,进行铸件浇铸。
附图说明
[0014] 图1砂型模具示意图
[0015] 图2砂型加工示意图 [0016] 图3加工砂型示意图 [0017]图4铸件示意图
[0018]图中:1、砂箱;2、型砂;3、成形机;4、工作平台;5、终铸型;6、铸件。
具体实施方式
[0019] 以下结合附图对本发明的实施过程进行详细说明。
[0020] 本发明一种冰冻砂型的无模铸造成形方法,其型砂(1)根据铸件的不同要求可以 是石英砂或非石英砂,目数可以为40/70、50/100、70/140、100/200,其粘结剂可以是水或者 溶液,按照一定质量分数1%-腦,在一定温度条件下〇。〇4〇。(:冷冻固化制成砂坯,在成形机 上直接切削加工成铸型。本发明方法具体实施步骤如下。
[0021]本发明以某砂型下箱为例,步骤如下。
[0022]步骤1:根据本发明工艺要求,选择铸造常用粒度为70/140目的硅砂,粘结剂选用 水,将娃砂与水按照3%的质量比例混合,均句混合后备用。
[0023]步骤2:将混合均匀的型砂,填充砂箱中(2),紧实之后并刮平表面,将砂箱放入-3〇 °C冷冻室中,待水完全冷冻固化制成砂坯如图〖所示。
[0024]步骤3:从砂箱中取出砂坯,将砂箱放置在常温环境,清理待下次使用。如图2将砂 坯置于加工平台(4)上,必须保证加工平台区域干净、无浮砂,并加以固定等待加工。
[0025]步骤4:根据该零件cad模型反求砂型,生成加工程序,输入加工设备,由加工设备 (3)切削加工成所需砂型(5)或砂芯,如图3所示。废砂由装置收集,由于粘结剂为水,置于常 温或者加热环境下即可继续回收利用。
[0026]步骤5 :金属液冷却成形,冷冻砂型由于吸热自动融化落砂,得到铸件(6),型砂绿 色回收利用。
[0027]以上所述仅为本发明的基本步骤而已,并不用于限制本发明,对于本领域的技术 人员来说,本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修 改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1. 一种冰冻砂型的无模铸造成形方法,其特征在于该方法包括如下步骤: 步骤1:将型砂目数为40/70目、50/100目、70/140目、100/200目的单一型砂或几种配比 型砂与液体按3%的质量分数均匀混合,装入模具置于-30°C的冷冻环境进行冷冻固化; 步骤2:待型砂冷冻固化后,得到砂坯,置于加工平台并固定; 步骤3:在冷冻环境下,通过加工设备将砂坯切削加工出所需砂型/芯单元; 步骤4:在冷冻环境下,对砂型/芯单元进行整体组装;浇入熔融金属液; 步骤5:金属液冷却成形,冷冻砂型吸热自动融化落砂,得到铸件,型砂回收利用。
2. 根据权利要求1所述的一种冰冻砂型的无模铸造成形方法,其特征在于,所述与型砂 混合的液体为水或溶液。
3.根据权利要求1所述的一种冰冻砂型的无模铸造成形方法,其特征在于,型砂冷冻固 化方法是通入液氮或者干冰,或者将混制的型砂冷冻装置中。
4.根据权利要求1所述的,一种冰冻砂型的无模铸造成形方法,其特征在于,型砂冷冻 固化后的砂坯是具有一定形状的预制砂坯,可以直接浇注,或者需要切削加工成铸型。
5.根据权利要求1所述的一种冰冻砂型的无模铸造成形方法,其特征在于,浇铸环境为 冰冻环境或常温状态。
6.根据权利要求1所述的一种冰冻砂型的无模铸造成形方法,其特征在于,所述型砂回 收为废砂置于室温或者加热环境下,表面溶液蒸发后进行回收。
7.根据权利要求1所述的一种冰冻砂型的无模铸造成形方法,其特征在于,所述型砂为 铸造用石英砂或非石英砂,包括陶粒砂、宝珠砂、铬铁矿砂、锆英石砂、石灰石砂、刚玉砂、镁 砂、橄榄石砂中的一种或多种。
CN201610137972.4A 2016-03-11 2016-03-11 一种冰冻砂型的无模铸造成形方法 CN105665637B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610137972.4A CN105665637B (zh) 2016-03-11 2016-03-11 一种冰冻砂型的无模铸造成形方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610137972.4A CN105665637B (zh) 2016-03-11 2016-03-11 一种冰冻砂型的无模铸造成形方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN105665637A CN105665637A (zh) 2016-06-15
CN105665637B true CN105665637B (zh) 2018-07-13

Family

ID=56308259

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201610137972.4A CN105665637B (zh) 2016-03-11 2016-03-11 一种冰冻砂型的无模铸造成形方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN105665637B (zh)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106825425B (zh) * 2017-02-08 2019-02-19 重庆大学 一种金属型铸造用型芯的制备方法
CN106799469B (zh) * 2017-02-10 2019-02-19 重庆大学 一种金属型铸造用复合砂芯的制备方法
CN107298584B (zh) * 2017-05-25 2020-11-13 共享智能装备有限公司 一种铸造用陶粒砂及其制备方法
CN109894579A (zh) * 2017-12-08 2019-06-18 汪风珍 一种“失蜡法”金属/合金铸造工艺
CN109332578A (zh) * 2018-10-23 2019-02-15 北京机科国创轻量化科学研究院有限公司 一种冷冻粘土砂的无模铸造成形方法
CN110270676A (zh) * 2019-07-15 2019-09-24 太湖县光华铝业有限公司 一种铝硅合金铸造工艺

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
NO142944L (zh) * 1975-08-14 1900-01-01
JPS6319253B2 (zh) * 1979-09-25 1988-04-21 Teisan Kk
CN1006123B (zh) * 1986-03-12 1989-12-20 沈阳工业学院 一种冷冻造型法
CN1048995A (zh) * 1989-07-25 1991-02-06 沈阳工业学院 纯冰膜冷砂造型方法及装置
CN1153090A (zh) * 1995-12-25 1997-07-02 丁桂秋 金属的冰模铸造法
CN101259526B (zh) * 2007-07-31 2011-02-16 机械科学研究总院先进制造技术研究中心 一种无模铸型的数字化快速制造方法
CN104985116B (zh) * 2015-05-29 2017-10-10 机械科学研究总院先进制造技术研究中心 一种3d打印冰型铸造砂型的成形方法及装置

Also Published As

Publication number Publication date
CN105665637A (zh) 2016-06-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9415438B2 (en) Method for forming single crystal parts using additive manufacturing and remelt
US10035731B2 (en) Additive manufacturing hybrid core
CN103464690B (zh) 一种单晶涡轮叶片陶瓷铸型的制造方法
CN1275719C (zh) 制作三维消失模的方法和制作热固化造型材料砂铸模的方法
US7588070B2 (en) Production line and method for the production of cast parts, from a metallic melt, in particular a light molten metal, which takes place in a continuous cycle
CN101332501B (zh) 一种真空负压消失模铸造工艺
CN104907492B (zh) 一种面向双层壁空心涡轮叶片的制造方法
AU2009335539B2 (en) Digital processing method and device of large or medium-size sand mold
US10357819B2 (en) Investment casting of hollow components
US6386264B2 (en) Method for machining sand block into sand molding elements including sand molds and sand cores for metal casting foundry operations
CN105834360B (zh) 采用3d打印制作壳模的铸造方法
RU2176575C2 (ru) Способ изготовления втулок и других элементов литников и питателей для литейных форм и состав для их изготовления
RU2456116C2 (ru) Способ формовки литейных форм
CN104128564B (zh) 一种铁型覆砂铸造球墨铸铁铰耳的铸造工艺
AU2009351005B2 (en) Adaptive production method for mould
CN101259526B (zh) 一种无模铸型的数字化快速制造方法
CN102896280B (zh) 一种汽车桥壳的铸造方法
CN102773409B (zh) 基于冷铁构造金属型腔制造家电内胆模具铸坯的方法
CN104550730B (zh) 一种石膏型铸造工艺
CN103934415B (zh) 基于3d打印的消失模铸造用泡沫模型的制备方法
RU2432224C2 (ru) Способ изготовления керамических сердечников для лопаток газотурбинного двигателя
US20120186768A1 (en) Methods for forming faucets and fixtures
CN104001862B (zh) 一种水溶型芯的快速成形系统及成形方法
CN103056300B (zh) 一种添加有新型冷铁的高强度砂型的制作工艺
CN101439390B (zh) 一种石膏制模的数字化加工方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
C06 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C10 Entry into substantive examination
CB02 Change of applicant information

Address after: 100083 main floor, No. 18, No. 18, Xue Qing Road, Beijing City, 3

Applicant after: Beijing Institute of light quantitative science and Research Co., Ltd.

Address before: 100083 main floor, No. 18, No. 18, Xue Qing Road, Beijing City, 3

Applicant before: Advanced Manufacture Technology Center,China Academy of Machinery Science & Technology

CB02 Change of applicant information
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant