CN109014035A - 采用石膏及硅胶组合方式快速制备精密铸造用蜡模的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种采用石膏及硅胶组合方式快速制备精密铸造用蜡模的方法，包括步骤，S1、通过熔融沉积成型法快速打印聚乳酸高分子材料制品模版；S2、利用聚乳酸高分子材料模版翻制石膏型及硅胶模以此制作压蜡模具；S3、石膏型及硅胶模组装、合模后，向模具中压注熔化的石蜡，制作精密铸造用蜡模；S4、开模取出精密铸造用蜡模。该方法将石膏型及硅胶模的优势相结合，可制作复杂结构的精密铸造用蜡模，具有成本低、周期短的特点，采用该方法制作精密铸造用蜡模的周期约7‑10天，相比传统工艺采用铝质/钢质压蜡模具制作精密铸造用蜡模，大大缩短时间周期并降低生产成本。

Description

采用石膏及硅胶组合方式快速制备精密铸造用蜡模的方法

技术领域

本发明属于金属零件铸造领域，具体涉及一种采用石膏及硅胶组合方式快速制备精密铸造用蜡模的方法。

背景技术

精密铸造作为一项金属材料近净成形技术，较好的满足了航空航天、武器装备、汽车、石油化工等领域复杂结构高端构件的制造需求。基于压制蜡模、组树、制型、脱蜡、焙烧，再浇注成铸件的基本工艺过程，精密铸造具有铸件成形性能良好、尺寸精度高、适用合金广及批量灵活等优点。

作为精密铸造的首要工艺环节，压制蜡模的尺寸精度及表面质量等，显著地影响了精密铸件的最终成型质量。传统精密铸造工艺采用铝质/钢质压蜡模具制作蜡模，制作周期较长，成本较高。当铸件中存在与拔模方向不一致的结构特征如凸台、支耳等时，压蜡模具需要设计复杂的抽芯机构，大大增加了压蜡模具的制造成本，并降低了蜡模压制的稳定性，这些也客观上限制了复杂结构蜡模及相应铸件的成形制造。

采用石膏型作为压蜡模具压制蜡模是精密铸造技术的一大工艺突破。石膏型一般采用塑料制品样品翻制，随着3D打印技术FDM(熔融沉积成型)、SLA(立体平板印刷)、SLS(选择性激光烧结)等的快速发展，利用3D打印技术快速打印塑料模版以此翻制石膏型，大大提高了石膏型工艺压制蜡模的灵活性，并显著缩短蜡模的制作周期，极大地降低了生产成本。石膏型强度高，修模/修型方便，以此制作的蜡模尺寸精度高、表面质量好，极其适合单件小批量生产。

尽管采用石膏型制作精密铸造用蜡模有诸多优点，然而对于结构复杂的蜡模，仍然存在拔模困难的问题，因此单纯采用石膏型只能制作结构较简单的蜡模，具有一定的局限性。

模具硅胶是一种流动状液体混合物，由有机硅聚合物、填料、助剂等组成，使用时把胶料与固化剂按比例混合均匀，即可自然固化成强韧的弹性体。硅胶与其它材料不粘，能在-40～200度下长期保持弹性，耐老化性能好，可应用于制作蜡、石膏、环氧树脂和低熔点合金等材料制品的成型模具。

发明内容

本发明的目的是提供一种采用石膏及硅胶组合方式快速制备精密铸造用蜡模的方法，该方法将石膏型及硅胶模的优势相结合，可制作复杂结构的精密铸造用蜡模，具有成本低、周期短的特点。

本发明所采取的技术方案是：

一种采用石膏及硅胶组合方式快速制备精密铸造用蜡模的方法，包括步骤：

S1、通过熔融沉积成型法快速打印聚乳酸高分子材料制品模版；

S2、利用聚乳酸高分子材料模版翻制石膏型及硅胶模以此制作压蜡模具；

S3、石膏型及硅胶模组装、合模后，向模具中压注熔化的石蜡，制作精密铸造用蜡模；

S4、开模取出精密铸造用蜡模。

优选的，在S1中，当聚乳酸高分子材料制品尺寸较大而打印空间不足时，对聚乳酸高分子材料模版进行分块打印，然后精确拼接。

优选的，在S2中，精密铸造用蜡模的主体特征采用石膏型成形，硅胶模用于成形精密铸造用蜡模中较难拔模的特征。

优选的，在S3中，制作精密铸造用蜡模时，注蜡口开在石膏型上，根据注蜡的体积以及精密铸造用蜡模的结构形式，确定开一个或者多个注蜡口。

优选的，在S4中，开模取出精密铸造用蜡模时，硅胶模随精密铸造用蜡模一同取出，然后将硅胶模从精密铸造用蜡模上取下。

本发明的有益效果是：

虽然精密铸造工业采用石膏型或硅胶模压制蜡模已较常见，但是没有采用石膏型与硅胶模组合的方式，该方法将石膏型及硅胶模的优势相结合，可制作复杂结构的精密铸造用蜡模，具有成本低、周期短的特点；采用该方法制作精密铸造用蜡模的周期约7-10天，相比传统工艺采用铝质/钢质压蜡模具制作精密铸造用蜡模，大大缩短时间周期并降低生产成本。

附图说明

图1是本发明实施例中精密铸造用蜡模示意图。

图2是本发明实施例中石膏型上模示意图。

图3是本发明实施例中石膏型下模和硅胶模示意图。

图中：1-精密铸造用蜡模；2-石膏型上模角钢边框；3-石膏型上模主体；4-石膏型下模角钢边框；5-石膏型下模主体；6-硅胶模一；7-硅胶模二；8-硅胶模三；9-硅胶模四。

具体实施方式

下面结合附图和实施案例对本发明作进一步的说明。

如图1至图3所示，为本发明实施例提供的精密铸造用蜡模1以及对应的石膏型及硅胶组合模具。依据铸造工艺，精密铸造用蜡模1的最大截面作为分型面，拔模方向垂直于分型面，由图1可以看到，虽然蜡模的主体特征曲面均能顺利拔模，但是蜡模内表面的凸台、支耳等法向方向并未与拔模方向相一致，甚至存在90度夹角情况，此时拔模较困难。

一种采用石膏及硅胶组合方式快速制备精密铸造用蜡模的方法，包括步骤：

S1、通过熔融沉积成型法(Fused Deposition Modeling，简称FDM)快速打印聚乳酸高分子材料(polylactic acid，简称PLA)制品模版，当聚乳酸高分子材料制品尺寸较大而3D打印机的打印空间不足时，对聚乳酸高分子材料模版进行分块打印，然后精确拼接。

S2、对拼接好的聚乳酸高分子材料模版进行打磨，利用聚乳酸高分子材料模版翻制石膏型及硅胶模以此制作压蜡模具，其中，精密铸造用蜡模1的主体特征采用石膏型成形，硅胶模用于成形精密铸造用蜡模1中较难拔模的特征，具体的——首先翻制石膏型上模，石膏型上模由石膏型上模角钢边框2和石膏型上模主体3组成，用于成形精密铸造用蜡模1外表面；然后将聚乳酸高分子材料模版放置在石膏型上模型腔位置，翻制硅胶模一6、硅胶模二7、硅胶模三8和硅胶模四9，四块硅胶模主要用于成形精密铸造用蜡模1内表面凸台、支耳及矩形窗口等；硅胶模翻制完成后，将硅胶模放置在聚乳酸高分子材料模版凸台、支耳及矩形窗口等对应位置，翻制石膏型下模，石膏型下模由石膏型下模角钢边框4和石膏型下模主体5组成；此时硅胶类似活块的作用，避免了压蜡模具复杂的抽芯机构，且由于硅胶的冷却效果低于石膏型，有利于进行温度补偿实现精密铸造用蜡模1的均匀冷却，避免后续精密铸造用蜡模1取模时发生开裂。

S3、石膏型上、下模及硅胶模组装、合模后，向模具中压注熔化的石蜡，制作精密铸造用蜡模1；注蜡口开在石膏型上模上，根据注蜡的体积以及精密铸造用蜡模1的结构形式，在石膏型上模长度方向靠近中间位置开一个注蜡口(针对不同的注蜡体积以及精密铸造用蜡模1不同的结构形式，可能开设多个注蜡口)。

S4、开模时，向上垂直起吊石膏型上模，精密铸造用蜡模1附着在石膏型下模上；取精密铸造用蜡模1时，硅胶模连同精密铸造用蜡模1一同取出，然后将硅胶模从精密铸造用蜡模1上取下，至此完成精密铸造用蜡模1的快速制备。

虽然精密铸造工业采用石膏型或硅胶模压制蜡模已较常见，但是没有采用石膏型与硅胶模组合的方式，该方法将石膏型及硅胶模的优势相结合，可制作复杂结构的精密铸造用蜡模1，具有成本低、周期短的特点；采用该方法制作精密铸造用蜡模1的周期约7-10天，相比传统工艺采用铝质/钢质压蜡模具制作精密铸造用蜡模1，大大缩短时间周期并降低生产成本。

应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (5)

1.一种采用石膏及硅胶组合方式快速制备精密铸造用蜡模的方法，其特征在于：包括步骤，

S1、通过熔融沉积成型法快速打印聚乳酸高分子材料制品模版；

S2、利用聚乳酸高分子材料模版翻制石膏型及硅胶模以此制作压蜡模具；

S3、石膏型及硅胶模组装、合模后，向模具中压注熔化的石蜡，制作精密铸造用蜡模；

S4、开模取出精密铸造用蜡模。

2.如权利要求1所述的采用石膏及硅胶组合方式快速制备精密铸造用蜡模的方法，其特征在于：在S1中，当聚乳酸高分子材料制品尺寸较大而打印空间不足时，对聚乳酸高分子材料模版进行分块打印，然后精确拼接。

3.如权利要求1所述的采用石膏及硅胶组合方式快速制备精密铸造用蜡模的方法，其特征在于：在S2中，精密铸造用蜡模的主体特征采用石膏型成形，硅胶模用于成形精密铸造用蜡模中较难拔模的特征。

4.如权利要求1所述的采用石膏及硅胶组合方式快速制备精密铸造用蜡模的方法，其特征在于：在S3中，制作精密铸造用蜡模时，注蜡口开在石膏型上，根据注蜡的体积以及精密铸造用蜡模的结构形式，确定开一个或者多个注蜡口。

5.如权利要求1所述的采用石膏及硅胶组合方式快速制备精密铸造用蜡模的方法，其特征在于：在S4中，开模取出精密铸造用蜡模时，硅胶模随精密铸造用蜡模一同取出，然后将硅胶模从精密铸造用蜡模上取下。