CN110280722A - 一种3d打印涡轮壳流道芯的制作方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种3D打印涡轮壳流道芯的制作方法，将3D打印涡轮壳流道芯随形做空排气通道后填充原硅粗砂，再用原硅粗砂制作覆膜砂透气盖板粘接封口。该制芯方法可做出一般壳芯机制芯无法作出的狭长随形排气通道的空腔结构，且不受砂芯的结构复杂程度限制，可靠便捷，保证排气通道畅通及排气顺利，减少铸件产生气孔、渣孔缺陷，提高了产品质量及成品率。

Description

一种3D打印涡轮壳流道芯的制作方法
技术领域
本发明涉及3D打印铸造砂芯制作技术领域，具体为一种3D打印涡轮壳流道芯的制作方法。
背景技术
目前，3D打印技术已经广泛应用于工业设计、机械制造、医疗设备及航空航天等各个领域方面。3D打印技术又称增材制造技术，是一种以数字模型文件为基础的数字化快速成型技术，其运用非金属、金属粉末等可粘合材料，并与之配套的粘结剂及硬化剂，通过3D打印设备，采用逐层叠加打印方式来构造物体。特别是目前使用3D打印技术打印砂型砂芯已在铸造行业生产中逐渐流行，并收到了很好的技术效果。
汽车涡轮增压器涡轮壳铸件结构较为复杂，呈单、双流道三维曲面流线结构，重量几公斤到几十公斤，涡壳主要壁厚4-5mm，且壁厚厚薄不均，热节搭子多，铸件质量要求高，不允许有任何铸造缺陷。尤其是流道部位表面质量及尺寸精度要求特高。在铸件浇注过程中，由于涡轮壳流道芯处于金属液的包围中，金属液和砂芯接触后会与覆膜砂中的树脂等有机物发生反应产生气体，而厚大部位仅有外部固化，内部存在尚未固化的覆膜砂，则发气量会更大，加之流道芯排气通道不畅通，这样大大增加了流道部位产生气孔、渣孔的缺陷比例。
目前国内外涡轮壳铸件的生产方法为壳型铸造及覆膜砂包壳潮模砂生产工艺。一般涡轮壳流道芯采用高强度的覆膜砂及热芯盒壳芯机制作，要求流道芯砂芯表面质量高、尺寸精度高，流道芯保持一定的固化厚度和使用强度，其内部尽可能掏空成空腔结构，减少砂芯的发气量，然后在空腔内填充干原硅砂等材料，保证铸件质量及成品率。
中国发明专利CN105414488B提供了一种涡轮壳流道芯的制芯方法，涡轮壳流道芯采用热芯盒壳芯机生产，翻转倒砂后形成空腔，在空腔内填充原硅砂紧实，并用同材质的酒精覆膜砂烧结烘烤封口，完成涡轮壳流道芯的制作。但一般翻转壳芯机制作流道芯空腔，受砂芯结构、设备条件限制及热芯盒温度、覆膜砂固化工艺影响，其空腔部位只到流道芯厚大部位，很难达到涡轮壳圆周处较厚部位，难以形成狭长随形的排气通道。且砂芯空腔填充原硅砂的粒度大小未加以说明，原硅砂的粒度如过小会影响砂芯的排气。砂芯空腔封口采用同样材质的覆膜砂，也影响砂芯的排气，造成砂芯排气通道不畅通，增加铸件产生气孔、渣孔缺陷的几率。
发明内容
本发明的目的在于提供一种3D打印涡轮壳流道芯的制作方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种3D打印涡轮壳流道芯的制作方法，包括以下步骤：
A、使用计算机辅助设计软件绘制涡轮壳流道芯三维立体结构模型；
B、启动3D打印机，将步骤A所述流道芯三维立体结构模型文件导入3D打印机中，开始3D打印，多层叠加打印成型得到流道芯初胚；其中流道芯砂芯的材料为冷酚醛树脂砂；
C、将步骤B所述的流道芯初胚，充分固化烘烤得到流道芯砂芯成品，其中所述砂芯的烘烤温度为120℃-150℃，时间为1-2小时；
D、将形成排气通道的流道芯的空腔内充填原硅粗砂，并填紧实；
E、将流道芯的排气通道口用透气盖板粘接封死；
F、将封口好的流道芯浸涂水基涂料，并放置在通过式烘烤箱内，在150℃下烘烤1小时即可使用。
优选的，所述步骤E中，所述透气盖板采用原硅粗砂粒度为40-70目的覆膜砂制作，透气盖板厚度8-10mm，安装间隙0.3-0.4mm，且截面尺寸小于凹槽1-2mm，方便粘接封口。
优选的，所述步骤B中冷酚醛树脂砂重量组成按百分比为：石英砂82％-89.5％、冷酚醛树脂2.5％-3.2％、过氧化环己酮冷固化剂为8％-12％。
优选的，所述步骤D中原硅粗砂(3)粒度为40-70目。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明可做出一般壳芯机制芯无法作出的狭长随形排气通道及中空结构，且不受砂芯的结构复杂程度限制，大大降低砂芯的发气量，并采用原硅粗砂填砂及制作覆膜砂透气盖板粘接封口，可靠便捷，保证排气通道畅通及排气顺利，减少铸件产生气孔渣孔缺陷，提高了产品质量和成品率。
附图说明
图1为本发明涡轮壳流道芯剖视图；
图2为现有技术的涡轮壳流道芯剖视图。
其中，1-透气盖板、2-流道芯、21-砂芯芯头、22-凹槽、23-排气通道、3-原硅粗砂。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1，本发明提供一种技术方案：一种3D打印涡轮壳流道芯的制作方法，包括以下步骤：
A、使用计算机辅助设计软件绘制涡轮壳流道芯2三维立体结构模型；
B、启动3D打印机，将步骤A所述流道芯2三维立体结构模型文件导入3D打印机中，开始3D打印，多层叠加打印成型得到流道芯2初胚；其中流道芯2砂芯的材料为冷酚醛树脂砂；
C、将步骤B所述的流道芯2初胚，充分固化烘烤得到流道芯2砂芯成品，其中所述砂芯的烘烤温度为120℃-150℃，时间为1-2小时；
D、将形成排气通道23的流道芯2的空腔内充填原硅粗砂3，并填紧实，原硅粗砂3粒度为40-70目；
E、将流道芯2的排气通道23口用透气盖板1粘接封死；
F、将封口好的流道芯2浸涂水基涂料，并放置在通过式烘烤箱内，在150℃下烘烤1小时即可使用。
本发明中，步骤E中，所述透气盖板1采用原硅粗砂3粒度为40-70目的覆膜砂制作，透气盖板1厚度8-10mm，安装间隙0.3-0.4mm，且截面尺寸小于凹槽1-2mm，方便粘接封口。
本发明中，步骤B中冷酚醛树脂砂重量组成按百分比为：石英砂82％-89.5％、冷酚醛树脂2.5％-3.2％、过氧化环己酮冷固化剂为8％-12％。

Claims (4)

1.一种3D打印涡轮壳流道芯的制作方法，其特征在于：包括以下步骤：
A、使用计算机辅助设计软件绘制涡轮壳流道芯(2)三维立体结构模型；
B、启动3D打印机，将步骤A所述流道芯(2)三维立体结构模型文件导入3D打印机中，开始3D打印，多层叠加打印成型得到流道芯(2)初胚；其中流道芯(2)砂芯的材料为冷酚醛树脂砂；
C、将步骤B所述的流道芯(2)初胚，充分固化烘烤得到流道芯(2)砂芯成品，其中所述砂芯的烘烤温度为120℃-150℃，时间为1-2小时；
D、将形成排气通道(23)的流道芯(2)的空腔内充填原硅粗砂(3)，并填紧实；
E、将流道芯(2)的排气通道(23)口用透气盖板(1)粘接封死；
F、将封口好的流道芯(2)浸涂水基涂料，并放置在通过式烘烤箱内，在150℃下烘烤1小时即可使用。
2.根据权利要求1所述的一种3D打印涡轮壳流道芯的制作方法，其特征在于：所述步骤E中，所述透气盖板(1)采用原硅粗砂(3)粒度为40-70目的覆膜砂制作，透气盖板(1)厚度8-10mm，安装间隙0.3-0.4mm，且截面尺寸小于凹槽1-2mm，方便粘接封口。
3.根据权利要求1所述的一种3D打印涡轮壳流道芯的制作方法，其特征在于：所述步骤B中冷酚醛树脂砂重量组成按百分比为：石英砂82％-89.5％、冷酚醛树脂2.5％-3.2％、过氧化环己酮冷固化剂为8％-12％。
4.根据权利要求1所述的一种3D打印涡轮壳流道芯的制作方法，其特征在于：所述步骤D中原硅粗砂(3)粒度为40-70目。
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