CN111097876A - 在3d打印砂型施加冷铁的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种在3D打印砂型施加冷铁的方法，其包括：在冷铁的外表面包覆标准尺寸的外砂套以获得冷铁组件；在砂型的造型文件中，在砂型的需要嵌入冷铁组件的位置预留收容腔，然后输出砂型造型文件，进行3D砂型打印；将冷铁组件组装到砂型的收容腔中。在根据本发明的在3D打印砂型施加冷铁的方法中，外砂套包覆在冷铁的外表面，避免了因冷铁经多次使用后发生变形或粘附杂物而不能很好地嵌入到3D打印砂型的问题，使得冷铁在重复使用过程中，冷铁组件仍能够顺利地安装进3D打印砂型的收容腔内，且冷铁组件不会出现松动或镶嵌不上的问题，提高了冷铁重复使用的次数，实现了冷铁的标准化操作，同时保证了铸件的成形质量。

Description

在3D打印砂型施加冷铁的方法

技术领域

本发明涉及铸造领域，尤其涉及一种在3D打印砂型施加冷铁的方法。

背景技术

3D打印技术可以用来打印砂型。在铸件成形过程，往往需要在铸件适当的位置施加冷铁，从而加快铸件局部的冷却速度，进而保证铸件的成形质量。在3D打印砂型时需要留出收容腔，以便安放冷铁。由于3D打印的砂型是硬化的，所预留的收容腔尺寸一定，而冷铁经过多次使用后表面粗糙，有熔化金属附在表面或者存在磨损缺失，导致冷铁的形状不规则，尺寸发生变化，因此不能很好地嵌入到硬化的砂型的收容腔中，即出现镶嵌不进去，或者与收容腔的间隙较大的问题，间隙过大时，使得在浇注过程中冷铁易被金属液冲掉。这些问题严重影响了3D打印砂型的推广应用。

发明内容

鉴于背景技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种在3D打印砂型施加冷铁的方法，其能够避免冷铁嵌入3D打印砂型的收容腔时出现松动或者嵌入不进去的问题，提高冷铁的重复使用次数，实现施加冷铁的标准化作业，保证铸件的成形质量。

为了实现上述目的，本发明提供了一种在3D打印砂型施加冷铁的方法，其包括：在冷铁的外表面包覆标准尺寸的外砂套以获得冷铁组件；在砂型的造型文件中，在砂型的需要嵌入冷铁组件的位置预留收容腔，然后输出砂型造型文件，进行砂型3D打印；将冷铁组件组装到砂型的收容腔中。

在一实施例中，在冷铁的外表面包覆标准尺寸的外砂套时，首先将冷铁固定于设计好的芯盒中，然后填砂、固化，从而获得冷铁组件，其中，冷铁沿厚度方向包括第一端面和第二端面，冷铁的第一端面露出。

在一实施例中，形成的外砂套包括主体段和法兰段，法兰段包覆在冷铁的靠近第一端面的一侧，主体段连接于法兰段并包覆在冷铁的远离第一端面的一侧，法兰段的周缘突出于主体段。

在一实施例中，外砂套的主体段设置为六面体形状。

在一实施例中，主体段包括下表面，下表面由法兰段沿高度方向向下倾斜。

在一实施例中，下表面倾斜的角度为0.1度-5度。

在一实施例中，主体段包括沿高度方向与下表面相对的上表面，上表面由法兰段沿高度方向向下倾斜。

在一实施例中，主体段还包括连接于上表面与下表面之间的两个侧表面，各侧表面由法兰段沿宽度方向靠近冷铁倾斜。

在一实施例中，在砂型的造型文件中，根据外砂套外部尺寸来确定预留的收容腔的尺寸，预留的收容腔的尺寸相比于外砂套的外部尺寸增加0.1mm-2mm余量。

在一实施例中，预留的收容腔包括第一腔和第二腔，第一腔由砂型的外表面沿厚度方向向内延伸，法兰段收容于第一腔中；第二腔与第一腔连通并由第一腔的末端沿厚度方向向内延伸，主体段收容于第二腔。

本发明的有益效果如下：

在根据本发明的在3D打印砂型施加冷铁的方法中，外砂套包覆在冷铁的外表面，避免了因冷铁经多次使用后发生变形或粘附杂物而不能很好地嵌入到3D打印砂型的问题，使得冷铁在重复使用过程中，冷铁组件仍能够顺利地安装进3D打印砂型的收容腔内，且冷铁组件不会出现松动或镶嵌不上的问题，提高了冷铁重复使用的次数，实现了施加冷铁的标准化作业，同时保证了铸件的成形质量。

附图说明

图1是本发明的砂型与冷铁组件组装的局部放大示意图。

图2是本发明的砂型的局部示意图，其中示出了砂型的收容腔。

图3是本发明的冷铁组件的立体图。

图4是图3的后视图。

图5是沿图3的A-A线剖开的示意图。

其中，附图标记说明如下：

1砂型 221主体段

11收容腔 S1上表面

111第一腔 S2下表面

112第二腔 S3侧表面

2冷铁组件 222法兰段

21冷铁 d厚度

211第一端 T厚度方向

212第二端 H高度方向

22外砂套 W宽度方向

具体实施方式

附图示出本发明的实施例，且将理解的是，所公开的实施例仅仅是本发明的示例，本发明可以以各种形式实施，因此，本文公开的具体细节不应被解释为限制，而是仅作为权利要求的基础且作为表示性的基础用于教导本领域普通技术人员以各种方式实施本发明。

根据本发明的在3D打印砂型施加冷铁的方法包括：在冷铁21的外表面包覆标准尺寸的外砂套22以获得冷铁组件2；在砂型1的造型文件中，在砂型1的需要嵌入冷铁组件2的位置预留收容腔11，然后输出砂型1造型文件，进行砂型1的3D打印；将冷铁组件2组装到砂型1的收容腔11中。需要说明的是，标准尺寸的外砂套2是指外砂套2的外部轮廓为固定尺寸，而冷铁21的尺寸可以相同或相近。

由于3D打印的砂型1是硬化的，所预留的收容腔11尺寸一定，现有技术中的经过多次使用的冷铁可能会存在变形、磨损或表面粗糙，因此不能嵌入砂型1的收容腔11或与收容腔11之间间隙过大，造成在铸造过程中容易被金属液冲掉；而在本发明的在3D打印砂型施加冷铁的方法中，首先需要在多次使用的冷铁21的外表面包覆一层标准尺寸的外砂套22，不论冷铁21是否发生变形或磨损等细微的形状变化，成形出的标准尺寸的外砂套22的外部尺寸始终一致，且该外砂套22的形状能够与砂型1的收容腔11的尺寸相配合，由此，采用本发明的在3D打印砂型施加冷铁的方法，避免了因冷铁21经多次使用后发生变形或粘附杂物而不能很好地嵌入到3D打印砂型的问题，实现了施加冷铁21的标准化作业，保证了冷铁21在重复使用过程中仍能够顺利地安装进3D打印砂型1的收容腔11内，且不会出现松动或镶嵌不进去的问题，降低了对冷铁21的尺寸和形状的要求，提高了冷铁21使用的次数，同时保证了铸件的成形质量。

在根据本发明的在3D打印砂型施加冷铁的方法中，砂型1经由型砂、粘结剂及其它辅料打印形成。在砂型1的造型文件中，根据外砂套22外部尺寸来确定预留的收容腔11的尺寸，预留的收容腔11的尺寸相比于标准尺寸的外砂套22的外部尺寸增加0.1mm-2mm余量。如图2所示，砂型1预留的收容腔11包括第一腔111和第二腔112。

如图2所示，第一腔111由砂型1的外表面沿厚度方向T向内延伸，第一腔111的形状设置成与下文所述的法兰段222相配合。

第二腔112与第一腔111连通并由第一腔111的末端沿厚度方向T向内延伸，第二腔112的周向尺寸小于第一腔111的周向尺寸。第二腔112的尺寸设置成与下文所述的主体段221相配合。

冷铁21的材质以及形状的选择各公司略有差异，大部分冷铁为方形或圆形结构。在本发明中，包覆在外砂套22内的冷铁21可以为尺寸相同或相近的形状。

在冷铁21的外表面包覆标准尺寸的外砂套22时，首先将冷铁21固定于设计好(即标准尺寸)的芯盒中，然后填砂、固化，从而获得冷铁组件2，其中，如图5所示，冷铁21沿厚度方向T包括第一端面211和第二端面212，冷铁21的第一端面211露出。当然，外砂套22也可以包覆在冷铁21的整个外表面，可根据具体工艺需求选择外砂套22的包覆方式。需要说明的是，采用本发明的在3D打印砂型施加冷铁的方法，不论冷铁21是否发生变形或磨损等细微的形状变化，成形出的外砂套22的外部形状始终一致，且根据外砂套22的尺寸来打印出的收容腔11的尺寸也始终一致，因此冷铁21在一定范围内发生的形状、尺寸的变化均不影响与3D打印砂型1的装配，提高了冷铁21的适用范围，避免了因冷铁经多次使用后发生变形或粘附杂物而不能很好嵌入3D打印砂型的问题，实现了施加冷铁21的标准化作业。

外砂套22经由型砂和粘结剂及其它辅料形成。进一步地，外砂套22采用的型砂和粘结剂与砂型1采用的型砂和粘结剂相同。在一实施例中，外砂套22的各部分的厚度为3mm-30mm。参照图3至图5，外砂套22包括主体段221和法兰段222。

主体段221包覆在冷铁21的远离第一端面211的一侧，并收容于第二腔112内。外砂套22的主体段221为六面体形状；上文所述的第二腔112的形状与主体段221相同，且第二腔112与主体段221之间间隙配合。间隙设定为0.1mm-2mm。间隙便于主体段221插入进第二腔112内，提高了冷铁组件2的组装效率。具体地，主体段221包括下表面S2，下表面S2由法兰段222沿厚度方向T延伸并沿高度方向H向下倾斜，下表面S2倾斜的角度为0.1度-5度。主体段221的下表面S2与第二腔112的底表面相互配合，在外砂套22的重力的作用下，第二腔112的底表面对主体段221的下表面S2起到止挡作用，使得冷铁组件2在受到金属液体水平冲击的情况下也不会轻易从收容腔11中脱出，保证了冷铁组件2更加稳定地定位于收容腔11内。主体段221还包括沿高度方向H与下表面S2相对的上表面S1，上表面S1由法兰段222沿厚度方向T延伸并沿高度方向H向下倾斜。上表面S1倾斜的角度为0.1度-5度。上表面S1倾斜设置为冷铁组件2的装配提供导向作用，便于冷铁组件2快速地装配进砂型1的收容腔11内。主体段221还包括连接于上表面S1与下表面S2之间的两个侧表面S3，各侧表面S3由法兰段222沿厚度方向T延伸并沿宽度方向W靠近冷铁21倾斜。各侧表面S3的倾斜的角度为0.1度-5度。各侧表面S3倾斜设置为冷铁组件2的装配提供导向作用，便于冷铁组件2快速地装配进砂型1的收容腔11内。

外砂套22的法兰段222连接于主体段221且的周缘(相对冷铁21的径向方向)突出于主体段221，法兰段222包覆在冷铁21的靠近第一端面211的一侧并收容于第一腔111内。法兰段222沿厚度方向T的端面与砂型1的外表面平齐，且法兰段222沿厚度方向T抵靠于第一腔111的内端面。在冷铁组件2装配进收容腔11的过程中，法兰段222能够提供定位作用，防止冷铁组件2沿厚度方向T插入收容腔11过深或过浅而影响铸件的成形；且法兰段222的设置便于包覆外砂套22的冷铁21的抓取；如图1所示，法兰段222的周缘与第一腔111间隙配合，且法兰段222沿厚度方向T抵靠于第一腔111的内端面，由此带来的冷铁组件2和砂型1之间的配合间隙呈多段弯折变化，起到防止金属液浸入冷铁组件2和3D打印砂型1之间间隙的作用。在一实施例中，如图3和图4所示，法兰段222外部轮廓为六面体形状，当然不限于此，还可以设置成其它的形状。在一实施例中，法兰段222的厚度d(参照图5)为3mm-30mm。法兰段222的周缘突出于主体段221，突出的高度h(参照图5)为2mm-50mm。

上面详细的说明描述多个示范性实施例，但本文不意欲限制到明确公开的组合。因此，除非另有说明，本文所公开的各种特征可以组合在一起而形成出于简明目的而未示出的多个另外组合。

Claims (10)

1.一种在3D打印砂型施加冷铁的方法，其特征在于，包括：

在冷铁(21)的外表面包覆标准尺寸的外砂套(22)以获得冷铁组件(2)；

在砂型(1)的造型文件中，在砂型(1)的需要嵌入冷铁组件(2)的位置预留收容腔(11)，然后输出砂型(1)造型文件，进行砂型(1)3D打印；

将冷铁组件(2)组装到砂型(1)的收容腔(11)中。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，

在冷铁(21)的外表面包覆标准尺寸的外砂套(22)时，首先将冷铁(21)固定于设计好的芯盒中，然后填砂、固化，从而获得冷铁组件(2)，其中，冷铁(21)沿厚度方向(T)包括第一端面(211)和第二端面(212)，冷铁(21)的第一端面(211)露出。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，

形成的外砂套(22)包括主体段(221)和法兰段(222)，法兰段(222)包覆在冷铁(21)的靠近第一端面(211)的一侧，主体段(221)连接于法兰段(222)并包覆在冷铁(21)的远离第一端面(211)的一侧，法兰段(222)的周缘突出于主体段(221)。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，

外砂套(22)的主体段(221)设置为六面体形状。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，

主体段(221)包括下表面(S2)，下表面(S2)由法兰段(222)沿高度方向(H)向下倾斜。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，

下表面(S2)倾斜的角度为0.1度-5度。

7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，

主体段(221)包括沿高度方向(H)与下表面(S2)相对的上表面(S1)，上表面(S1)由法兰段(222)沿高度方向(H)向下倾斜。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，

主体段(221)还包括连接于上表面(S1)与下表面(S2)之间的两个侧表面(S3)，各侧表面(S3)由法兰段(222)沿宽度方向(W)靠近冷铁(21)倾斜。

9.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，

在砂型(1)的造型文件中，根据外砂套(22)外部尺寸来确定预留的收容腔(11)的尺寸，预留的收容腔(11)的尺寸相比于外砂套(22)的外部尺寸增加0.1mm-2mm余量。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，

预留的收容腔(11)包括第一腔(111)和第二腔(112)，

第一腔(111)由砂型(1)的外表面沿厚度方向(T)向内延伸，法兰段(222)收容于第一腔(111)中；

第二腔(112)与第一腔(111)连通并由第一腔(111)的末端沿厚度方向(T)向内延伸，主体段(221)收容于第二腔(112)内。

Images