CN111822656A - 一种3d打印砂芯 - Google Patents
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Abstract
本发明属于铸造技术领域，特别是涉及一种3D打印砂芯，通过在3D打印砂芯底部设计溢流孔，流涂过程中，多余的工业涂料将会顺着溢流孔流下去，不会堆积在砂芯死角和最底层涂料易堆积部位，不仅为现场工人降低了流涂难度，也降低了因为涂料堆积，烘箱时难以干透所导致铸件出现气孔缺陷的风险。且通过砂芯最底层牛角形和直角形溢流孔的设计，现场工人可以将砂芯最底层散砂直接吹入溢流孔，避免了采用吸尘器一点点吸的复杂操作方式，降低了操作难度，另一方面，溢流孔独特的牛角形和直角形状，使散砂进入溢流孔后很难再浮上来，不仅保证了型腔的清洁度，也避免了浇注过程中散砂再次上浮，最终在铸件近表面形成夹砂缺陷的情况。
Description
技术领域
本发明属于铸造技术领域，特别是涉及一种3D打印砂芯。
背景技术
目前3D打印技术快速发展，也为铸造行业带来了新的变革，其中吨位小、结构复杂的铸件均可采用3D打印砂芯铸造，但是采用3D打印砂芯会出现一些问题，如某些型腔空间狭小，且翘曲度比较大的砂芯，尤其是叶片类砂芯，在对砂芯型腔进行清砂或者工业流涂时，砂子或者涂料容易聚集在砂芯型腔内部的死角或者易堆积部位，即砂芯型腔的最低点，由于受到重力作用，散砂和涂料容易堆积在此类部位，无法清理。并且堆积的涂料在烘箱烘干过程中难以完全被烘干，浇注钢水后砂型型腔内部的死角或者易堆积部位，由于涂料堆积难以完全烘干而产生气孔缺陷；堆积的散砂在浇注过程中浮至铸件表面，在NDT检测时，在铸件近表面发现夹砂缺陷，清除这些夹砂缺陷及气孔缺陷将耗费大量的人力及物力，严重影响铸件的生产周期。
发明内容
基于此，有必要针对上述问题，提供一种3D打印砂芯，这样可以有效的清理散砂及涂料，避免因散砂或者涂料堆积造成的气孔缺陷和夹砂缺陷，提高铸件的质量，缩短铸件的生产周期。
一种3D打印砂芯，所述3D打印砂芯具有与铸件结构相匹配的型腔，所述型腔的内壁上设置有与外界连通的若干溢流孔。所述型腔空间狭小、翘曲度大，因此在清砂或者工业流涂时，型腔底部的死角或者易堆积部位容易堆积散砂或涂料，无法清理干净，在相应部位设置与外界连通的若干溢流孔，可有效的将散砂或者涂料清理至溢流孔中，避免因散砂或者涂料堆积造成的气孔缺陷和夹砂缺陷。
在其中一个实施例中，所述溢流孔的轮廓结构为牛角形或者直角形。为了便于清理堆积的散砂或者涂料，可将溢流孔设计为直通的，但是这样在浇注过程中由于钢水的浮力作用，导致散砂上浮至型腔中，产生铸造缺陷；所述溢流孔采用牛角形或直角形，这样可以使散砂在上浮的过程中受到阻碍，有效的降低了散砂再次上浮至所述型腔中的风险。
在其中一个实施例中，所述溢流孔的孔径为圆孔，所述溢流孔孔径的直径小于所述型腔的宽度；这样有效的避免形成热节。
在其中一个实施例中，所述溢流孔孔径的直径为20mm～30mm，以使溢流孔有更大的空间收集多余的散砂或者涂料。
在其中一个实施例中，相邻所述溢流孔之间的距离为150mm～200mm，以保证可以将散砂或者涂料完全清理干净。
本发明通过在3D打印砂芯底部设计溢流孔，流涂过程中，多余的工业涂料将会顺着溢流孔流下去，不会堆积在砂芯死角和最底层涂料易堆积部位，不仅为现场工人降低了流涂难度，也降低了因为涂料堆积，烘箱时难以干透所导致铸件出现气孔缺陷的风险。另一方面，通过砂芯最底层牛角形和直角形溢流孔的设计，现场工人可以将砂芯最底层散砂直接吹入溢流孔，避免了采用吸尘器一点点吸的复杂操作方式，降低了操作难度，另一方面，溢流孔独特的牛角形和直角形状，使散砂进入溢流孔后很难再浮上来，不仅保证了型腔的清洁度，也避免了浇注过程中散砂再次上浮，最终在铸件近表面形成夹砂缺陷的情况。
附图说明
图1为3D打印砂芯结构剖视图；
图2为具有溢流孔结构的3D打印砂芯剖视图；
图3为牛角形溢流孔结构示意图；
图4为直角形溢流孔结构示意图。
100-型腔；200-死角部位；300-易堆积部位；400-出水边；500-溢流孔；501-牛角形溢流孔；502-直角形溢流孔。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施方式。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本发明的公开内容理解的更加透彻全面。
本实施例以某叶片类铸件的3D打印砂芯为例，请参见图1和图2所示，一种具有溢流孔500结构的3D打印砂芯，3D打印砂芯具有与铸件结构相匹配的型腔100，型腔100的空间狭小、翘曲度大，型腔100包括死角部位200、易堆积部位300，也即为型腔100的底部的内壁叶片出水边400处存在死角部位200、易堆积部位300，在死角部位200和易堆积部位300设置有与外界连通的若干溢流孔500，这样在在清砂或者工业流涂时，可有效的将散砂或者涂料清理至溢流孔500中，避免因散砂或者涂料堆积造成的气孔缺陷和夹砂缺陷。
具体地，溢流孔500的孔径为圆孔，且孔径直径小于底部型腔100的宽度，也即为叶片出水边400的宽度的80％，这样可有效的避免产生热节，优选地，溢流孔500孔径的直径为20mm～30mm，这样更有益于溢流孔500有更大的空间收集多余的散砂或者涂料；相邻溢流孔500之间的距离为150mm～200mm，以保证可以将散砂或者涂料完全清理干净；溢流孔500的设计数量根据3D打印砂芯底部的尺寸决定，即叶片出水边400的长度。
由于在溢流孔500的设计过程中，考虑到堆积涂料或散砂可以顺着溢流孔500顺利流出，但是堆积的散砂被吹进溢流孔500后，浇注过程中在钢水的浮力作用下很可能再次浮到铸件表面，因此，溢流孔500的轮廓结构为牛角形或者直角形。
若3D打印砂芯的型腔100的翘曲度比较小、结构比较简单，请参见图3所示，溢流孔500的轮廓结构选择牛角形，牛角形溢流孔501结构简单，浇注后的铸件打箱时牛角形溢流孔501结构易于去除。
若3D打印砂芯的型腔100翘曲度比较大、结构比较复杂，请参见图4所示，溢流孔500的轮廓结构选择直角形，直角形溢流孔502结构较复杂，浇注后的铸件打箱时直角形溢流孔502难于牛角形溢流孔501，但是直角形溢流孔502阻止散砂返流的作用优于牛角形溢流孔501，因此，根据砂芯的型腔100结构及实际生产需要适宜的选择采用直角形溢流孔502还是牛角形溢流孔501。
本发明通过在3D打印砂芯底部设计溢流孔，流涂过程中，多余的工业涂料将会顺着溢流孔流下去，不会堆积在砂芯死角和最底层涂料易堆积部位，不仅为现场工人降低了流涂难度，也降低了因为涂料堆积，烘箱时难以干透所导致铸件出现气孔缺陷的风险。另一方面，通过砂芯最底层牛角形和直角形溢流孔的设计，现场工人可以将砂芯最底层散砂直接吹入溢流孔，避免了采用吸尘器一点点吸的复杂操作方式，降低了操作难度，另一方面，溢流孔独特的牛角形和直角形状，使散砂进入溢流孔后很难再浮上来，不仅保证了型腔的清洁度，也避免了浇注过程中散砂再次上浮，最终在铸件近表面形成夹砂缺陷的情况。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (6)
1.一种3D打印砂芯，其特征在于，所述3D打印砂芯具有与铸件结构相匹配的型腔，所述型腔的内壁上设置有与外界连通的若干溢流孔。
2.根据权利要求1所述的3D打印砂芯，其特征在于，所述溢流孔的轮廓结构为牛角形或者直角形。
3.根据权利要求1所述的3D打印砂芯，其特征在于，所述溢流孔的孔径为圆孔。
4.根据权利要求3所述的3D打印砂芯，其特征在于，所述溢流孔孔径的直径小于所述型腔的宽度。
5.根据权利要求4所述的3D打印砂芯，其特征在于，所述溢流孔孔径的直径为20mm～30mm。
6.根据权利要求1所述的3D打印砂芯，其特征在于，相邻所述溢流孔之间的距离为150mm～200mm。
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