CN107900285A - 3d打印铸造砂型的紧实方法 - Google Patents

3d打印铸造砂型的紧实方法 Download PDF

Info

Publication number
CN107900285A
CN107900285A CN201710984734.1A CN201710984734A CN107900285A CN 107900285 A CN107900285 A CN 107900285A CN 201710984734 A CN201710984734 A CN 201710984734A CN 107900285 A CN107900285 A CN 107900285A
Authority
CN
China
Prior art keywords
sand
printing
rolling
roller
consolidation method
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Pending
Application number
CN201710984734.1A
Other languages
English (en)
Inventor
陈瑞
熊云龙
宋照伟
田雨
赵黎庭
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shenyang Research Institute of Foundry Co Ltd
Original Assignee
Shenyang Research Institute of Foundry Co Ltd
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 Shenyang Research Institute of Foundry Co Ltd filed Critical Shenyang Research Institute of Foundry Co Ltd
Priority to CN201710984734.1A priority Critical patent/CN107900285A/zh
Publication of CN107900285A publication Critical patent/CN107900285A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22C—FOUNDRY MOULDING
    • B22C9/00—Moulds or cores; Moulding processes
    • B22C9/02—Sand moulds or like moulds for shaped castings
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22C—FOUNDRY MOULDING
    • B22C15/00—Moulding machines characterised by the compacting mechanism; Accessories therefor
    • B22C15/02—Compacting by pressing devices only
    • B22C15/06—Compacting by pressing devices only involving mechanical gearings, e.g. crank gears
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y10/00—Processes of additive manufacturing
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y40/00—Auxiliary operations or equipment, e.g. for material handling

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)

Abstract

本发明提供了一种3D打印铸造砂型的紧实方法，其特点在于：针对3D打印铸造砂型特点，利用滚动压实原理，实现砂型紧实。即在常规3D打印设备基础上增设滚动压实装置，通过调整打印操作顺序和工艺参数，利用滚压方式对每层型砂进行物理压实，增加砂型的紧实度，进而提高砂型强度。另外，现行3D打印方法所喷洒的粘结剂是依靠自然侵润方式与原砂混合，采用本发明也可进一步促进粘结剂与原砂的混合效果。该方法解决了3D打印砂型紧实度问题，进而有效提高了砂型强度，更适应钢铁材料铸造需求。

Description

3D打印铸造砂型的紧实方法
技术领域
本发明属于铸造领域，特别提供一种3D打印铸造砂型的紧实方法，用于解决现行3D打印铸造用砂型的紧实度问题以及粘结剂与原砂的混合效果问题。
背景技术
砂型铸造是个古老的生产技术，几千年来一直是生产铸件的主导工艺。近些年来，随着科技进步，增材制造、数字化制造正逐步进入传统制造领域。其中，利用3D打印铸造砂型，可以实现无模铸造，极大地缩短了铸造周期并提高了铸件尺寸精度，实现了数字化制造。
在铸件生产过程中，砂型是可以反复回用的廉价模具，铸件的成形就是不断的制造砂型与浇注过程，所以人们对铸造厂又俗称“翻砂厂”。
利用原砂和粘结剂制造砂型主要的一项指标是强度，高强度砂型是确保铸件成形尺寸、少无缺陷的重要条件。当原砂和粘结剂已经确定的情况下，为使砂型有一定的强度，通常的措施有两点：一是增加粘结剂用量，二是增加砂型紧实度。增加粘结剂用量所带来的副作用很大，如发气量大、透气性差、溃散性差等；实际生产过程中，人们多采用提高砂型紧实度的办法来增加砂型强度。传统的手工造型是靠边加砂边舂实的办法提高紧实度，机器造型也是靠加压、震动、气流冲击等物理方法提高紧实度，进而提高砂型强度。
3D打印是靠逐层堆积的方法制作砂型，由于每层厚度只有0.1～3毫米，不能依靠舂实、加压以及气流冲击方法提高紧实度。由于砂层薄、自重轻，即便是采用震动方式也只能起到均匀铺砂作用，无法有效提高紧实度。实际应用过程中只能靠增加粘结剂用量来提高砂型强度，由此带来的负作用极大，严重制约了3D打印砂型技术在铸造领域的产业化应用。
发明内容
针对3D打印铸造砂型特点，本发明提供了一种新的铸造砂型紧实方法，实现了3D打印砂型的物理紧实，更适应钢铁材料铸造需求。
本发明技术方案如下：
一种3D打印铸造砂型的紧实方法，针对3D打印铸造砂型特点，利用滚动压实原理，实现砂型紧实。其特征在于：在常规3D打印砂型设备基础上，增设滚动压实装置(简称：滚压装置)，通过调整打印操作顺序和工艺参数，利用滚压方式对每层型砂进行物理压实，增加砂型的紧实度，进而提高砂型强度。另外，现行3D打印方法所喷洒的粘结剂是依靠自然侵润方式与原砂混合，采用滚压方式也可进一步促进粘结剂与原砂的混合效果。
本发明的目的是通过以下措施实现的：
本发明在现行3D打印砂型的基础上增设了滚压紧实操作工序，以喷粘结剂打印方法(3DP)为例，实现本发明需要三个基本打印步骤：
第Ⅰ步：利用刮板原理布设原砂层；第Ⅱ步：利用喷墨方法对原砂层进行选择性喷粘结剂；第Ⅲ步：使用滚压装置对砂层进行滚动压实，使之具有一定的紧实度。图1为本发明基本步骤示意图，从中可以看出：第Ⅰ步和第Ⅱ步系目前常规3D打印砂型的基本步骤，第Ⅲ步为本发明所增加的步骤。
本发明的特色在于：通过图1中的第Ⅲ步实现了砂型的滚动压实。关键点在于增加了滚压装置，并且与现行的布砂与喷粘结剂方法进行了有机配合。
1)、滚压装置设计要点：
(a)所述滚压装置中设有滚轮，滚轮材料可选择现行不锈钢材料；滚轮直径可选择￠20～￠200mm；滚轮压力可以通过改变自重或调节压紧装置实现；滚轮压实行程在￠0.05～￠0.20范围内可调；滚轮相对砂面的行进速度可选择15～400mm/s。
(b)滚轮可以主动行走和被动拖动两种滚压方式。其中，主动行走滚压方式要求滚轮自转角速度与行进速度匹配，确保滚轮与砂面无相对滑动。
(c)为了不使滚轮粘砂，可以在滚压装置中加设清扫涮结构。
2)、滚动压实的操作顺序与工艺参数：
(a)本发明采用逐层布砂、逐层喷粘结剂、逐层滚压的顺序进行压实。
(b)现行3D打印方法多采用快速固化粘结剂，本发明要求粘结剂的固化时间应长于滚压时间。
(c)通常，本发明应按图1步骤执行。对于特殊粘结剂，为了避免滚轮粘砂，本发明也可以在布砂后滚压，既将图1的第Ⅲ步与第Ⅱ步调换。特殊情况也可以间隔2～6层滚压一次。
本发明也可以应用于选择性激光烧结方法(SLS)以及激光轮廓失效打印方法(PIRP)，其步骤和要点与喷粘结剂打印方法相似。
本发明与现有技术相比，所具有的优点如下：
(1)现行的3D打印砂型是采用松散材料堆积而成的，虽然有些设备具备振实功能，但由于砂层很薄，振实只起到了均匀填充作用。本发明利用滚压方式对每层型砂进行物理压实，彻底解决了现行的3D打印砂型的紧实度问题，进而提高砂型强度，更适合钢铁材料铸造工艺需求。
(2)本发明是在现有打印设备和打印方法基础上，通过增加滚压装置，并与现行打印工艺方法进行有机配合，具有良好的设备和工艺基础，前期的理论依据和应用实践充分，便于实际应用。
(3)本发明的原理和基本步骤可适用于现行的喷粘结剂打印方法(3DP)、选择性激光烧结打印方法(SLS)以及激光轮廓失效打印方法(PIRP)。
(4)现行3D打印方法所喷洒的粘结剂是依靠自然侵润方式与原砂混合，本发明所采用的滚压方式也可进一步促进粘结剂与原砂的混合效果。
附图说明
图1本发明基本步骤示意图((从左到右依次为第Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ步)。
图2为滚压装置原理示意图。
附图标记：1、托板，2、原砂，3、轮廓形线，4、粘结固化，5、滚动压实装置，51、滚轮体，52、压紧装置，53、驱动装置。
具体实施方式
实施例
以自硬呋喃树脂为粘结剂，加入量3％；以SiO2含量≥95％、粒度为70/140的石英砂为原砂材料；以水轮机转轮铸件的某一块砂型为打印对象；采用带有滚动压实装置5的1500×800毫米喷粘结剂自硬打印设备，滚动压实装置包括滚轮体51、压紧装置52以及驱动装置53，其中滚轮体51选用￠60mm直径滚轮。
第Ⅰ步：使用原砂材料，利用刮板原理进行布砂，每层厚度0.25毫米。
第Ⅱ步：对原砂材料进行选择性喷粘结剂，用量为原砂3％。
第Ⅲ步：利用滚动压实装置5，对砂层进行逐层滚动压实。
重复Ⅰ～Ⅲ步，反复操作，最终得到高于松散固化型砂约20％强度的砂型。
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种3D打印铸造砂型的紧实方法，其特征在于：在常规3D打印设备基础上，增设滚动压实装置，调整打印操作顺序和工艺参数，利用滚压方式对每层型砂进行物理压实。
2.按照权利要求1所述3D打印铸造砂型的紧实方法，其特征在于：所述滚动压实装置中设有滚轮，滚轮直径为￠20～￠200mm；滚轮压实行程在￠0.05～￠0.20范围内可调；滚轮相对砂面的行进速度为15～400mm/s。
3.按照权利要求1或2所述3D打印铸造砂型的紧实方法，其特征在于：所述滚动压实装置中，滚轮材料为不锈钢材料。
4.按照权利要求1或2所述3D打印铸造砂型的紧实方法，其特征在于：所述滚动压实装置中，滚轮采用主动行走和被动拖动两种滚压方式，主动行走滚压方式要求滚轮自转角速度与行进速度匹配，确保滚轮与砂面无相对滑动。
5.按照权利要求1或2所述3D打印铸造砂型的紧实方法，其特征在于：在滚动压实装置中加设清扫涮结构。
6.按照权利要求1所述3D打印铸造砂型的紧实方法，其特征在于：采用逐层布砂、逐层喷粘结剂、逐层滚压或间隔2～6层滚压一次的顺序进行压实；或者采用逐层布砂、逐层滚压、逐层喷粘结剂的顺序进行压实。
7.按照权利要求1或6所述3D打印铸造砂型的紧实方法，其特征在于：粘结剂的固化时间长于滚压时间。
CN201710984734.1A 2017-10-20 2017-10-20 3d打印铸造砂型的紧实方法 Pending CN107900285A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710984734.1A CN107900285A (zh) 2017-10-20 2017-10-20 3d打印铸造砂型的紧实方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710984734.1A CN107900285A (zh) 2017-10-20 2017-10-20 3d打印铸造砂型的紧实方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN107900285A true CN107900285A (zh) 2018-04-13

Family

ID=61841586

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201710984734.1A Pending CN107900285A (zh) 2017-10-20 2017-10-20 3d打印铸造砂型的紧实方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN107900285A (zh)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109093820A (zh) * 2018-07-26 2018-12-28 中国石油大学(北京) 相似模拟砂型3d打印装置
CN110695313A (zh) * 2019-11-06 2020-01-17 沈阳铸造研究所有限公司 一种冲压紧实砂型3d打印设备与方法
WO2020263227A1 (en) * 2019-06-25 2020-12-30 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Roller control for a 3d printer
CN112218750A (zh) * 2018-05-28 2021-01-12 Abb有限公司 具有保护涂层的砂型铸造模具的制备方法
CN113042685A (zh) * 2021-03-12 2021-06-29 西北工业大学 一种适用于zl205a铝合金复杂薄壁构件的3dp砂型铸造工艺
CN115971415A (zh) * 2022-12-19 2023-04-18 华中科技大学 分层挤出成形同步多向微轧挤的方法、装置、铸型或型芯

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101428332A (zh) * 2008-12-17 2009-05-13 佛山市峰华自动成形装备有限公司 逐层布料方法及其装置
JP2011194349A (ja) * 2010-03-23 2011-10-06 Kiyota Chuki:Kk 固化物自動粉砕装置
CN104985823A (zh) * 2015-07-23 2015-10-21 南京中科煜宸激光技术有限公司 一种用于快速成型制造的铺粉装置
CN105665632A (zh) * 2016-01-26 2016-06-15 机械科学研究总院先进制造技术研究中心 一种自适应砂型3d打印成形方法及装置
KR101676606B1 (ko) * 2016-04-06 2016-11-16 주식회사 대건테크 3d 프린터용 분말 공급장치
CN106475527A (zh) * 2016-12-13 2017-03-08 周洪生 大金属薄件成型用砂模的连续制造装置及其制造砂模方法
CN206230915U (zh) * 2016-11-15 2017-06-09 如皋市欧通机械配件有限公司 一种便携式压平装置
CN106890933A (zh) * 2017-03-22 2017-06-27 安徽恒利增材制造科技有限公司 一种基于覆膜砂材料的3d打印快速成型机
CN206305463U (zh) * 2016-12-28 2017-07-07 山东中科智能设备有限公司 一种粉末材料可加热压实压平送粉铺粉系统

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101428332A (zh) * 2008-12-17 2009-05-13 佛山市峰华自动成形装备有限公司 逐层布料方法及其装置
JP2011194349A (ja) * 2010-03-23 2011-10-06 Kiyota Chuki:Kk 固化物自動粉砕装置
CN104985823A (zh) * 2015-07-23 2015-10-21 南京中科煜宸激光技术有限公司 一种用于快速成型制造的铺粉装置
CN105665632A (zh) * 2016-01-26 2016-06-15 机械科学研究总院先进制造技术研究中心 一种自适应砂型3d打印成形方法及装置
KR101676606B1 (ko) * 2016-04-06 2016-11-16 주식회사 대건테크 3d 프린터용 분말 공급장치
CN206230915U (zh) * 2016-11-15 2017-06-09 如皋市欧通机械配件有限公司 一种便携式压平装置
CN106475527A (zh) * 2016-12-13 2017-03-08 周洪生 大金属薄件成型用砂模的连续制造装置及其制造砂模方法
CN206305463U (zh) * 2016-12-28 2017-07-07 山东中科智能设备有限公司 一种粉末材料可加热压实压平送粉铺粉系统
CN106890933A (zh) * 2017-03-22 2017-06-27 安徽恒利增材制造科技有限公司 一种基于覆膜砂材料的3d打印快速成型机

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112218750A (zh) * 2018-05-28 2021-01-12 Abb有限公司 具有保护涂层的砂型铸造模具的制备方法
CN112218750B (zh) * 2018-05-28 2022-07-12 Abb有限公司 具有保护涂层的砂型铸造模具的制备方法
CN109093820A (zh) * 2018-07-26 2018-12-28 中国石油大学(北京) 相似模拟砂型3d打印装置
WO2020263227A1 (en) * 2019-06-25 2020-12-30 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Roller control for a 3d printer
CN113518703A (zh) * 2019-06-25 2021-10-19 惠普发展公司，有限责任合伙企业 用于3d打印机的辊控制
CN110695313A (zh) * 2019-11-06 2020-01-17 沈阳铸造研究所有限公司 一种冲压紧实砂型3d打印设备与方法
CN113042685A (zh) * 2021-03-12 2021-06-29 西北工业大学 一种适用于zl205a铝合金复杂薄壁构件的3dp砂型铸造工艺
CN113042685B (zh) * 2021-03-12 2022-06-28 西北工业大学 一种适用于zl205a铝合金复杂薄壁构件的3dp砂型铸造工艺
CN115971415A (zh) * 2022-12-19 2023-04-18 华中科技大学 分层挤出成形同步多向微轧挤的方法、装置、铸型或型芯

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN107900285A (zh) 3d打印铸造砂型的紧实方法
CN108339937A (zh) 一种高性能高精度砂型（芯）3d打印成形方法
CN101380665A (zh) 轮毂铸造方法及其铸造模具
CN101992265A (zh) 用于水玻璃自硬砂造型的树脂铸造模具制造方法
CN105537529B (zh) 一种用于铁路货车侧架导框及挡键安装面一体成型的一体砂芯及其制造方法
CN104493101A (zh) 一种高精度酯固化水玻璃砂型/芯的快速成型系统及方法
CN108213342A (zh) 批量生产复杂小件的铸造工艺方法
CN205393470U (zh) 一种造型机
CN107988504A (zh) 一种层状波形金属基复合材料及其制备方法
CN110695313B (zh) 一种冲压紧实砂型3d打印设备与方法
EP3053671B1 (en) Green sand casting mold, manufacturing method therefor, and method for manufacturing cast iron object
CN205393471U (zh) 一种全自动造型机
CN103600406B (zh) 混凝土仿洞石制备方法
CN202804097U (zh) 高锰钢整铸辙叉趾端铸型结构
CN203578694U (zh) 一种模板随型双面压实的有箱造型机
CN101251112B (zh) 医疗气泵偏心凸轮及其制造工艺
CN205437040U (zh) 用于铁路货车侧架导框及挡键安装面一体成型的一体砂芯
CN202447625U (zh) 一种离心铸管承口用复合砂芯
CN108705653A (zh) 一种路面板制作设备及该设备制作复合块料路面板的方法
CN201271728Y (zh) 多工位造型机
CN206316332U (zh) 上下射砂全自动砂型铸造造型机喷砂板结构
CN202224604U (zh) 一种易于清理的射砂嘴装置
CN202097369U (zh) 发动机缸体冷芯覆砂外模
CN206492899U (zh) 一种v法铸造用树脂模型
CN207655846U (zh) 一种驱动轮一体模具浇注结构

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20180413

RJ01 Rejection of invention patent application after publication