CN105817584A - 利用激光选区烧结工艺制造壳芯的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种利用激光选区烧结工艺制造壳芯的方法，其特征在于其制造方法，具体步骤如下：对实心砂芯的芯头进行抽壳设计，使用芯头端面为开放面，内部形成型腔；砂型激光烧结加工，砂芯清理，砂型二次固化，固化后砂芯处理，将芯头端面的耐热板片去除，并将型腔中的宝珠砂倒出，得到壳芯。其通过将砂芯制作成壳芯，可以使浇注过程中产生的气体从砂芯端头有效排除，能有助于解决铸件产生气孔等缺陷的问题。

Description

利用激光选区烧结工艺制造壳芯的方法
技术领域
本发明涉及一种利用激光选区烧结工艺制造壳芯的方法，应用于铸造领域。
技术背景
在具有型腔结构铸件的铸造工艺中，需要根据铸件型腔的形状首先制作出砂芯，然后把砂芯放入铸模中，再合模浇铸出铸件。
砂芯中所含有的树脂等成分在浇铸的过程中会产生气体，气体会通过芯子表面排入到铸型内及通过芯子端头排出道铸型外。当芯子透气性较差时，排入铸型内部的气体会较多，使铸件产生气孔等缺陷，严重影响良品率。
激光选区烧结工艺是砂芯制造工艺的一种，利用此工艺生产砂芯由于其工艺限制透气性较差，常规工艺会在砂芯制造完成后在芯头端部钻孔，以提高其排气效果。此方法只能完成直孔的开设，对于有弯曲等复杂结构的砂芯效果会受到制约。
激光选区烧结工艺制造砂芯有将砂芯放入烘箱加热进行二次固化的过程。由于砂芯使用的均为热固性树脂的覆膜砂，所以在加热过程中树脂会进行反应，此过程中砂芯会经历先软化再硬化的阶段，如果砂芯有悬空结构，就非常容易产生塌陷变形。
发明内容
本发明的目的是克服上述现有技术中的缺陷，提供一种利用激光选区烧结工艺制造壳芯的方法，其通过将砂芯制作成壳芯，可以使浇注过程中产生的气体从砂芯端头有效排除，能有助于解决铸件产生气孔等缺陷的问题。
本发明的技术方案是这样实现的：利用激光选区烧结工艺制造壳芯的方法，其特征在于其制造方法的具体步骤如下：
1、砂芯CAD数据抽壳设计
对实心砂芯的芯头进行抽壳设计，使用芯头端面为开放面，内部形成型腔；
2、砂型激光烧结加工
将砂芯CAD数据转换成激光选取烧结加工设备需要的数据格式，将加工数据导入加工设备中，做好设备的原材料覆膜砂的添加、加工参数设定等相关准备工作，进行激光烧结加工；
优选地，设备主要加工参数设置如下:
层厚:0.25-0.3mm、激光功率:35-45w、扫描速度:1.8-2.3m/s
使砂型的初始强度控制在0.4-0.5MPa之间；
3、砂芯清理
将加工完成的砂芯从设备中取出，将砂芯外部及型腔内部未烧结的覆膜砂清理干净；
4、砂型二次固化
使用宝珠砂将砂芯的型腔填满，用粘芯胶将耐热板片粘在芯头端面处，保证型腔内的宝珠砂不会留出，将砂芯放入装有玻璃珠的铁箱中，并用玻璃珠将砂芯埋起，将铁箱放入烘箱进行加热固化；
优选地，所述宝珠砂选用粒度为50-140目，所述耐高温板片选用3-5mm厚的耐温250℃以上的无石棉板，所述玻璃珠选用直径为1-2mm。加热温度控制在180-220℃之间；
5、固化后砂芯处理
将固化完成的砂芯从玻璃珠中取出，将芯头端面的耐热板片去除，并将型腔中的宝珠砂倒出，得到壳芯。
本发明的积极效果是：
1、通过直接对砂芯进行壳芯设计再进行加工，加工完的砂芯直接带有排气孔，省去了后续钻孔的工序。并且排气孔形状可以随砂芯的形状而任意设计，比传统的后进行钻孔形成了更有效的排气通道。提高了铸件浇注过程中砂芯的排气效果，能有助于解决铸件产生气孔等缺陷的问题，提高铸件的质量。
2、将砂芯进行壳芯设计后加工，减小了砂芯实际体积，减少了激光烧结加工的时间，提高工作效率。
3、砂芯二次固化时，将砂芯内部填充满宝珠砂，为砂芯的悬空位置提供支撑，降低了砂芯软化时产生的塌陷变形，保证了砂芯的尺寸精度。
附图说明
图1为砂芯抽壳前后示意图。
图2为气道芯的结构图。
图3为气道芯抽壳后结构图。
图4为砂芯二次固化示意图。
具体实施方式
下面结合附图与实施例对本发明做进一步说明：如图1所示，利用激光选区烧结工艺制造壳芯的方法，其特征在于其制造方法，具体步骤如下：
6、砂芯CAD数据抽壳设计
对实心砂芯1的芯头3进行抽壳设计，使用芯头3端面为开放面，内部形成型腔2。
7、砂型激光烧结加工
将砂芯CAD数据转换成激光选取烧结加工设备需要的数据格式，将加工数据导入加工设备中，做好设备的原材料覆膜砂的添加、加工参数设定等相关准备工作，进行激光烧结加工。
优选地，设备主要加工参数设置如下:
层厚:0.25-0.3mm、激光功率:35-45w、扫描速度:1.8-2.3m/s
使砂型的初始强度控制在0.4-0.5MPa之间。
8、砂芯清理
将加工完成的砂芯从设备中取出，将砂芯外部及型腔内部未烧结的覆膜砂清理干净。
9、砂型二次固化
使用宝珠砂将砂芯的型腔填满，用粘芯胶将耐热板片粘在芯头端面处，保证型腔内的宝珠砂不会留出。将砂芯放入装有玻璃珠的铁箱中，并用玻璃珠将砂芯埋起，将铁箱放入烘箱进行加热固化。
优选地，所述宝珠砂选用粒度为50-140目。所述耐高温板片选用3-5mm厚的耐温250℃以上的无石棉板。所述玻璃珠选用直径为1-2mm。加热温度控制在180-220℃之间。
10、固化后砂芯处理
将固化完成的砂芯从玻璃珠中取出，将芯头端面的耐热板片去除，并将型腔中的宝珠砂倒出，得到壳芯。
实施例
1.砂芯的抽壳设计
如图2所示，进气管气道芯，外部尺寸Φ54mm×184mm，如图3所示，对其进行抽壳制造，壁厚6mm。
2.砂芯激光烧结加工
将气道芯CAD数据转换成激光选取烧结加工设备需要的数据格式，将加工数据导入加工设备中，做好设备的原材料覆膜砂的添加、加工参数设定等相关准备工作，进行激光烧结加工。
设备主要加工参数设置如下:
层厚:0.25mm、激光功率:35w、扫描速度:1.8m/s
3.砂芯清理
将加工完成的气道芯从设备中取出，利用毛刷及压缩空气将砂芯外部及型腔内部未烧结固化的覆膜砂清理干净。
4.砂芯二次固化
如图4所示，使用宝珠砂将气道芯的型腔填满，用粘芯胶将耐热板片粘在芯头端面处，保证型腔内的宝珠砂不会留出。将砂芯放入装有玻璃珠的铁箱中，并用玻璃珠将砂芯埋起，将铁箱放入烘箱进行加热固化。
所述宝珠砂选用粒度为70/140目。所述耐高温板片选用3mm厚的耐温250℃的无石棉板。所述玻璃珠选用直径为1.5mm。
当砂芯1加热到开始软化的时候，由于砂芯1内部空腔中填充着宝珠砂5，外部四周都由玻璃珠4包裹着，所以有效减小了砂芯的塌陷变形。
5.固化后砂芯处理
将固化完成的砂芯1从玻璃珠4中取出，将芯头3端面的耐热板6去除，并将型腔中的宝珠砂倒出，得到壳芯。

Claims (1)

1.利用激光选区烧结工艺制造壳芯的方法，其特征在于其制造方法具体步骤如下：
1、砂芯CAD数据抽壳设计
对实心砂芯的芯头进行抽壳设计，使用芯头端面为开放面，内部形成型腔；
2、砂型激光烧结加工
将砂芯CAD数据转换成激光选取烧结加工设备需要的数据格式，将加工数据导入加工设备中，做好设备的原材料覆膜砂的添加、加工参数设定等相关准备工作，进行激光烧结加工；
优选地，设备主要加工参数设置如下:层厚:0.25-0.3mm、激光功率:35-45w、扫描速度:1.8-2.3m/s，使砂型的初始强度控制在0.4-0.5MPa之间；
3、砂芯清理
将加工完成的砂芯从设备中取出，将砂芯外部及型腔内部未烧结的覆膜砂清理干净；
4、砂型二次固化
使用宝珠砂将砂芯的型腔填满，用粘芯胶将耐热板片粘在芯头端面处，保证型腔内的宝珠砂不会留出，将砂芯放入装有玻璃珠的铁箱中，并用玻璃珠将砂芯埋起，将铁箱放入烘箱进行加热固化；优选地，所述宝珠砂选用粒度为50-140目，所述耐高温板片选用3-5mm厚的耐温250℃以上的无石棉板，所述玻璃珠选用直径为1-2mm；加热温度控制在180-220℃之间；
5、固化后砂芯处理
将固化完成的砂芯从玻璃珠中取出，将芯头端面的耐热板片去除，并将型腔中的宝珠砂倒出，得到壳芯。
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